Что такое и где применяется экструзионный инструмент?

Что такое и где применяется экструзионный инструмент?

В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности. Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения.

Экструзионные продукты, получаемые на пищевых экструдерах

  • пельмени
  • кукурузная палочка
  • подушечки и трубочки с начинкой
  • хрустящие хлебцы и соломка
  • фигурные сухие завтраки
  • хлопья кукурузные и из других злаков
  • быстрозавариваемые каши
  • детское питание
  • фигурные чипсы
  • экструзионные сухарики
  • мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий
  • пищевые отруби
  • набухающая мука, панировка
  • продукты вторичной переработки хлеба
  • соевые продукты: соевый текстурат, концентрат (применяются в производстве колбасы, сосисок, котлет и т. д.), кусковые соевые продукты (фарш, гуляш, бифштекс, тушенка и т. д.)
  • продукты переработки отходов животноводства
  • модифицированный крахмал
  • реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче
  • строительные крахмалсодержащие смеси
  • основы для клеев

Комбикормовая промышленность

  • полножирная соя
  • зерновые экструдаты
  • корма для кошек, собак, домашних грызунов, крупного рогатого скота
  • корма для промысловых и аквариумных рыб

Производство твердого биотоплива

Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс предствляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.

См. также

  • Шнек
  • Экструдированный корм
  • Экструзионный пенополистирол
  • Литьё пластмасс под давлением
  • Термопластавтомат

Ссылки

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое “Экструзия (технологический процесс)” в других словарях:

Экструзия зерна и бобовых (технологический процесс) — Содержание 1 История 2 Описание процесса 3 … Википедия

Экструзия — (от англ. extrusion выталкивание, выдавливание): Экструзия (технологический процесс) метод и процесс получения изделий из полимерных материалов (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей) путем… … Википедия

Экструзия (значения) — Экструзия: Экструзия (технологический процесс) метод и процесс получения изделий из полимерных материалов (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей) путем продавливания расплава материала через формующее… … Википедия

Экструзия (химич. технология) — Экструзия: Экструзия (технологический процесс) метод и процесс получения изделий из полимерных материалов (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей) путем продавливания расплава материала через формующее отверстие в … Википедия

экструзия полимеров — Технологический процесс переработки полимерных материалов, осуществляемый в экструдерах. Заключается в уплотнении и плавлении материала при его движении по каналу рабочего органа, профилировании и выдавливании расплава. Экструзии обычно… … Справочник технического переводчика

Экструдер — Экструзия: Экструзия (технологический процесс) метод и процесс получения изделий из полимерных материалов (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей) путем продавливания расплава материала через формующее отверстие в … Википедия

Кукурузные хлопья — Миска с кукурузными хлопьями. Кукурузные хлопья пищевой продукт из зёрен кукурузы. Подобные продукты вырабатываются также из зёрен пшеницы … Википедия

Фильеры — Фильеры специальные, высокопрочные формы, через которые продавливают различные пластические вещества, так то: пластмассы, стекло и т. д. и т. п. Основное требование к фильерам это низкая химическая активность и… … Википедия

ОДМ 218.5.002-2008: Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов — Терминология ОДМ 218.5.002 2008: Методические рекомендации по применению полимерных геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов: BR ширина рулона; Определения термина из разных документов: BR eLRmax (eTRmax)… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 52918-2008: Огнеупоры. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 52918 2008: Огнеупоры. Термины и определения оригинал документа: 100 активирующая добавка огнеупора: Добавка огнеупора, способствующая повышению степени и скорости протекания физико химических процессов при его изготовлении.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Проблемы выбора экструзионного инструмента

История вопроса

На данный момент экструзионный инструмент закупается в Китае, Турции и Европе, но есть и несколько российских производителей. Первая волна инструмента пошла в Россию в начале 90-х годов прошлого века из Европы. В основном поставляемое тогда оборудование было предназначено для выпуска оконного профиля и подоконников. Сегодня некоторых компаний уже не существует, например, фирмы Politsch Kunststofftechnik GmbH, которая раз пять, как птица феникс, разорялась и снова восставала из пепла. На рубеже 2000-х годов в связи с дороговизной европейского экструзионного инструмента и бурным ростом полимерной промышленности появились первые производители из Турции и Китая, и в скором времени их стало весьма много. Их продукция, как правило, не отличалась качеством посравнению с европейским инструментом, но была выгодна по цене. Ее срок службы был в несколько раз меньше, но притом, что пошла

борьба за маржинальность, переработчики начали играть с геометрией и мелонаполнением и стремились менять инструмент каждый сезон, но быть в тренде. Вот в это время и началось разделение машиностроительных компаний по производству экструзионного инструмента.

90% современных изготовителей также удешевляют оборудование. Покупают менее качественный металл (некоррозионностойкая сталь, твердость ниже 200 единиц по Бринеллю),упрощают технологию изготовления (к примеру, меньше каналов охлаждения или тоньше азотация) и снижают входной контроль. Упрощается конструкция, из-за чего, к примеру, могут быть уменьшены длина калибратора и толщина плит и установлены менее мощные нагревательные элементы. В итоге заказчики, приобретающие инструмент по дешевке, потом часто удивляются увеличению количества брака и возвратов, необходимости частого технического обслуживания и недолговечности оборудования наряду со значительным падением производительности — например, если раньше европейский инструмент для выпуска стеновой ПВХ-панели работал со скоростью 7 м/мин., то современный китайский аналог обеспечивает не более 2 м/мин. Исходя из вышеописанного, нельзя сказать, что цена является главным лимитирующим фактором выбора инструмента, так как переработчики понимают, что при приобретении очень дешевого оборудования существует реальная возможность сорвать производственный сезон из-за низкого качества выпускаемой продукции или отказа установки. И тут возникает вопрос, как при всем многообразии поставщиков выбрать оптимально подходящего производителя для конкретной ситуации. Что подойдет наилучшим образом, если, например, не требуется избыточное качество изделий или отсутствует высококвалифицированный обслуживающий персонал? Сделать правильный выбор помогут следующие критерии:

— экономические показатели: цена, срок изготовления, страна-производитель, срок и стоимость доставки, стоимость отправки сотрудников для приемки на заводе- изготовителе;

— технологические и конструктивные показатели: присоединительные размеры экструзионной линии, производительность экструдера, скорость экструзии, работа на порошке или грануле, содержание мела, параметры самого экструзионного инструмента;

— квалификация и уровень профессионализма обслуживающего персонала экструзионного оборудования (операторы, наладчики, инструментальщики, технологи);

— технический уровень производства: наличие парка станков для ремонта инструмента;

— показатели продукции: ассортимент, объем продаж, требования клиентов к качеству.

Факторы выбора

Предложения по цене уменьшаются при движении с запада на восток. Если в Австрии и Италии, к примеру, инструмент для выпуска подоконника стоит 150-200 тыс. евро, то в Турции — уже менее 100 тыс. евро, а в

Китае — менее 80 тыс. долларов США. Срок изготовления практически у всех производителей одинаков и составляет приблизительно 120-180 дней. Доставка может занимать от 20 до 60 дней. Если ограничиться анализом только экономических показателей, кажется, что лучше всего будет приобрести оборудование в Китае, однако не стоит забывать и о технологии производства. Экструзионная линия накладывает свои

ограничения по длине калибраторов и производительности экструдера. Скорость экструзии на одной и той же линии при использовании европейского инструмента выше, чем в случае с китайским (в 2-3 раза) или турецким (до 1,5 раз) оборудованием. Китайский и турецкий инструменты чаще горят на линии, покрываются разгарными сетками и требуют больше остановок. При этом не стоит забывать и о специализации — одна компания очень хорошо изготавливает подоконный и оконный инструмент, другая лучше и дешевле производит оборудование для выпуска панелей и плинтусов, а третья — трубные фильеры. Также бывает, что некоторые изготовители хитрят и, например, делают сухие калибраторы на 100 мм короче. В итоге выходит дешевле, но скорость падает. Или вместо сухого калибратора предлагают мокрый, и после установки на производстве не хватает объема воды для охлаждения. Или, наоборот, для лучшего качества изготавливают еще один калибратор, в результате чего у экструзионной линии не хватает силы протяжки. Все эти возможные проблемы также необходимо учитывать при выборе инструмента. Независимо от качества инструмента большое влияние оказывает профессионализм обслуживающего персонала. Чем выше его квалификация, тем быстрее инструмент отремонтируют, запустят, остановят и поменяют. В результате уменьшаются расходы на простои оборудования и фонд оплаты труда, однако с другой стороны эти показатели также зависят и от частоты поломок оборудования и его надежности.

Для быстрого ремонта определенного экструзионного инструмента требуется слесарный участок и определенное количество станков, а именно шлифовальный, сверлильный и фрезерный. Для обслуживания таких станков нужен специалист с определенным уровнем знаний и опыта. Если этого нет (в случае малого количества инструмента и высокого качества), нужна компания, которая будет выполнять работы по ремонту инструмента, однако при большом количестве используемого инструмента этот вариант будет дороже. Опять же чем ниже качество инструмента, тем чаще приходится, к примеру, шлифовать крышки калибраторов или

разгарные сетки, и наоборот — чем выше качество инструмента и чем реже он выходит из строя, тем меньше нужда в собственном инструментальном участке. У всех производителей разные требования к качеству продукции. Так, например, некоторым компаниям нужно, чтобы удельный вес выпускаемых подоконников был не менее 9 кг/м2, а другим достаточно 6 кг/м2. Вполне возможно, что продажи продукции находятся на таком уровне, что инструмент работает один месяц в году, и смысл покупать дорогую оснастку как-то сам по себе пропадает. А большой ассортимент продукции при малом спросе на каждую позицию подталкивает ку- пить инструмент в Китае или Турции. Если у клиента главное не качество продукции, а цена, то этот фактор тоже нужно учесть при поиске производителя инструмента. Другая важная проблема при покупке инструмента — его испытания. В Европу, Турцию и Китай проблематично отправить свое сырье для их осуществления. Даже если есть возможность отправить материал, то все равно есть вероятность жульничества со стороны некоторых производителей, которые замешивают на своем сырье, чтобы удачно сдать инструмент на приемке на своей площадке, если это прописано в контракте. Очень часто испытания инструмента проводятся не на аналогичной экструзионной линии. Кроме того, распространена ситуация, когда сами покупатели не ездят на приемку инструмента и не следят за тем, чтобы их замечания были учтены. Проблемы могут возникать и уже на заводе покупателя, когда проявляются неисправности оборудования, а наладчика приходится ждать в течение долгого времени. В опыте автора данной статьи был случай, когда штат наладчиков полностью изменялся шесть раз всего за девять месяцев. Подобные ситуации, конечно же, не радуют заказчика, который должен нести соответствующие расходы. Иногда приходится нанимать переводчика с китайского или турецкого, что также вносит свой вклад в общий объем затрат. В качестве альтернативного варианта можно заказать инструмент в России. Есть ряд отечественных компаний, занимающихся производством соответствующего оборудования, и сотрудничество с ними снимает ограничения по испытаниям на своем сырье. В итоге можно сказать, что подбор экс- трузионного инструмента всегда должен производиться с тщательным анализом конкретной ситуации, который позволяет определить оптимальный вариант. При этом не стоит забывать и о возможном наличии специфических ограничений, существующих только у данного производства. Одной компании может подойти только качественный европейский экструзионный инструмент, а другой выгоднее купить менее качественный азиатский — при правильном выборе оба решения обеспечивают экономию для своих предприятий.

Extrusion Tools Selection Issues

Extrusion tools represent a starting point of the products’ lifecycle. It provides processor with profits, ensures added value of the produced articles and allow the whole production plant to operate. And the selection of such equipment affect the efficiency of the whole enterprise, its economy indexes and quality of final products. The Plastiks Magazine’s expert provides some pieces of advice allowing processors to avoid costly mistakes.

Экструдер: что это такое, для чего он предназначен

Моделей экструдеров, то есть машин, предназначенных для переработки полимеров в расплав, великое множество. Они различаются по характеристикам и виду перерабатываемого сырья. Среди массы вариантов их использования наиболее популярно получение с их помощью полиэтиленовых или полипропиленовых плёнок, из которых производят гибкую упаковку. На полученные материалы можно наносить печать и сваривать пакеты. А также своё применение они нашли в пищевой промышленности для изготовления макаронных изделий.

Читайте также:  Виды и назначение полиуретановых изделий

Общая информация

Экструдер — это машина, которая превращает сырьё в виде мелких частиц в расплав определённой формы. В качестве таких частиц могут использоваться гранулы, порошок, разнообразные пасты или лом.

Процесс заключается в прохождении сырья через специальный формующий инструмент (экструзионную головку, фильерную пластину). Форму готового продукта задаёт калибрующее устройство с определённым сечением. Она будет зависеть от вида отверстия в формующем устройстве. Если это щель, на выходе получится листовой материал, если кольцо, то изделие будет иметь форму трубы.

Процесс, происходящий с использованием этого оборудования, называется экструзией. В зависимости от конструкции машины её делят на несколько видов:

  • холодное синее формование, при котором на материал оказывается только механическое воздействие;
  • тёплая экструзия, заключающаяся в механических преобразованиях, которые сопровождаются тепловой обработкой;
  • горячая формовка — скоростной процесс, предполагающий использование высоких температур и давления.

Области применения

Технология изготовления изделий путём применения экструзии нашла своё применение в областях, описываемых далее.

  • Химическая промышленность. Эта область предполагает изготовление полимерных изделий (резиновых, пластмассовых и так далее), а также получение ферритов. При этом химический состав используемого сырья остаётся неизменным, экструдер предназначен в первую очередь для получения необходимой формы конечного изделия. Поэтому настройки такого оборудования относительно просты.
  • Пищевая промышленность. При производстве продуктов питания также может использоваться экструзия. Обычно, она представляет собой более сложный процесс, чем в предыдущем примере. Настройки оборудования предполагают тонкое изменение показателей температуры, скорости, давления, что приводит к изменениям характеристик и свойств первоначального сырья, например, денатурации белка, расщеплению углеводов или желатинизации крахмала.

Классификация оборудования

Свет увидел первый экструдер ещё в XIX веке, а уже к XX было создано множество модификаций этого оборудования. Современные экструдеры имеют несколько классификаций. По типу транспортирующего устройства они делятся на следующие виды:

  • одношнековые;
  • двухшнековые;
  • многошнековые;
  • дисковые;
  • поршневые;
  • комбинированные.

По расположению шнеков:

По частоте вращения:

По направлению вращения:

Принцип работы

Специальный загрузчик помещает сырьё в бункер машины. Эта работа может выполняться также и вручную. При этом гранулы засыпаются в загрузочную воронку. Из бункера они проталкиваются в зону шнека, а оттуда — в цилиндр пластификации. По пути продвижения сырьё перемешивается для однородности будущего расплава, а также находится под воздействием высоких температур и давлением элементов экструдера. На выходе путём плавления получается вязкая прозрачная масса, увеличенная в объёме за счёт растягивания.

Если экструдер дисковый, то в качестве транспортирующего устройства используют два диска, один из которых находится в неподвижном состоянии, а другой непрерывно вращается. Сырьё, попадающее в отверстие статичного диска, перемешивается и гомогенизируется. Оборудование, оснащённое таким устройством, прекрасно подойдёт для изготовления однородных смесей.

Поршневой экструдер характеризуется низкой производительностью, поэтому его применение ограничено в основном изготовлением труб. Принцип работы заключается в выдавливании материала поршнем, что придаёт готовому изделию необходимую форму.

Для всех этих целей бывает недостаточно одного экструдера. Чтобы наладить массовое производство и получить качественный продукт, приходится использовать дополнительные машины или устройства. Все вместе они будут образовывать экструзионную линию.

Таким образом, можно получить не только расплав, но и сразу преобразовать его в готовое изделие, например, упаковочную плёнку, пластиковые трубы или поливинилхлоридный профиль.

Устройство экструдера

Устройство такого оборудования удобнее всего объяснить на примере самого простого из типов этой машины — одношнекового экструдера, также называемого одночервячным или одновинтовым. Он оснащён одним шнеком, и машина имеет одну сварную раму, в которую встроен вертикальный редуктор с упорным подшипником.

Через специальную муфту к редуктору подсоединяется электрический двигатель. Таким образом, он располагается под узлом пластификации. Нагрев происходит с помощью электрического шкафа, который автоматический регулирует температуру. Коррозионная стойкость обеспечивается путём насыщения элементов экструдера парами азота. Благодаря этому они не выходят из строя и являются довольно долговечными.

Кроме перечисленных выше, к раме подсоединены приборы, позволяющие осуществлять контроль над ходом производства. Они управляются пультом оператора. Благодаря компактным размерам получающегося устройства шнек можно вставлять прямо в выходной вал редуктора.

Процесс дегазации

Немаловажным этапом производства является дегазация. Сырьё, перерабатываемое экструдером, не всегда является идеальным, оно содержит примеси, излишнюю влагу и воздух. Чтобы качество материала не снижалось из-за несовершенства гранул, в машине осуществляется процесс дегазации. Он заключается в выпаривании воды, остаточного растворителя и мономеров из сырья под воздействием высоких температур или искусственно созданного вакуума. Осуществляется процесс либо шнеком, если в оборудовании предусмотрен только один винт, либо специальной камерой, если рассматривается многочервячный экструдер.

Роль шнека

Шнек имеет несколько функций, в зависимости от которых цилиндр можно условно разделить на несколько важных зон:

  • в зоне питания исходное сырьё уплотняется за счёт попадания в шнековую область, но всё ещё остаётся твёрдым;
  • в зоне пластификации гранулы плавятся, смешиваются и спрессовываются под давлением, чтобы далее продвигаться по винту;
  • в зоне дозирования материал, состоящий из смеси плавящихся гранул с твёрдыми, перемешивается до однородности и поступает к формующему инструменту.

Все процессы происходят при нагреве, температура которого может различаться от зоны к зоне. Качество получаемого материала будет зависеть от условий и полноты прохождения сырьём перечисленных этапов.

Преимущества одношнекового и двухшнекового экструдеров

Главная характеристика машины — количество и вид шнеков. Самым распространённым типом является одношнековый экструдер. Он прост в обслуживании по сравнению с другими видами этой машины. Для его работы необходим только один оператор, поскольку все важные органы управления локализированы в одном месте. Но если машина входит в состав крупной экструзионной линии, может понадобиться подсобный рабочий. Конечное количество операторов и рабочих определяется технологией и целями производства.

Ещё одним немаловажным достоинством одношнекового экструдера является лёгкость транспортировки. Его можно перевезти с одного производства на другое или переустановить в новом месте.

Но иногда такой экструдер не позволяет получить необходимого качества плавления готового продукта, и в производстве применяют двухшнековую машину. Она позволяет лучше транспортировать сырьё, подходит для гигроскопичных гранул. Зачастую оборудование с двумя винтами обладает функцией самоочищения, что также удобно для эксплуатации.

Задачи оператора

Современные машины оснащены всеми датчиками регулировки оптимальных условий для получения качественной плёнки. Однако задача оператора состоит в том, чтобы правильно настроить все параметры и поддерживать их на протяжении всего процесса. Конкретные условия работы зависят от вида производимых материалов, но есть несколько критериев, являющихся наиболее важными. Они и будут описаны далее.

Контроль температуры

Оператор должен контролировать процесс превращения гранул в готовый расплав. Для этого, в частности, осуществляется наблюдение за работой тепловой автоматики. Система должна обеспечивать поддержание необходимой температуры как в каждой из рабочих зон экструдера, так и в его элементах, важнейшими из которых являются головка и фильеры. На каждый участок приходится свой прибор, что позволяет более тонко настроить работу машины и получить наиболее качественный по однородности, форме и другим характеристикам материал. Но для наилучшего результата необходим опыт и ответственность оператора, который сможет отследить показания приборов и настроить их.

Регулировка вращения шнека

Шнек является важным элементом работы экструдера. Особенно важную роль он играет при вхождении машины в состав экструзионной линии, предназначенной для выпуска труб или гибкой упаковки. Барьерные шнеки увеличивают производительность и позволяют добиться высокого качества конечного продукта. Их действие заключается в отделении исходного сырья от готового расплава.

Это осуществляется путём разделения шнека на две области с помощью встроенного в него дополнительного витка. В начале линии прохождения гранул большее отделение отводится под них, ближе к концу канал, содержащий расплавленный полимер, увеличивается в объёме, в то время как под недорасплавленный материал отводится меньше места. Таким образом, эти две фракции не пересекаются друг с другом, а только плавно перетекают одна в другую.

В зависимости от технологии производства шнеки могут иметь различный диаметр и частоту вращения. Оператор контролирует последний параметр благодаря работе частотных преобразователей. Чем выше частота вращения, тем больше производительность экструдера. Однако этот параметр нужно аккуратно регулировать, чтобы не снизить качество выпускаемого продукта. В совершенных приборах преобразователи позволяют быстро переходить от низких скоростей к высоким, и, наоборот, без промежуточных этапов.

Изменение диаметра и формы

Однородный расплав, являющийся основой будущего продукта, проходит через специальные отверстия. Они придают ему нужную форму, например, кольца. Оператор должен установить значение необходимого диаметра этого кольца, благодаря чему расплав примет форму трубы заданных размеров. Эта форма может меняться под воздействием сжатого воздуха. Так, можно раздуть расплав ещё больше, а можно направить его в зазор между валков элеватора, что приведёт к сплющиванию материала и его оседанию на дне машины в виде рукава.

Полученный материал можно разрезать с одной или обеих сторон с помощью фальцевателей. С применением специальных ножей можно разрезать полученное изделие после прохождения им сушки на небольшие отрезки.

Достоинства

Экструдер обладает высоким уровнем производительности в сочетании с небольшими эксплуатационными расходами. Для полноценного функционирования такого оборудования не нужно большое количество обслуживающего персонала и глубокие знания химических процессов. Его легко установить и запустить в работу. При корректном использовании машина не требует частого ремонта. Возможность регулирования различных параметров экструдера позволяет получать качественные материалы различной толщины и ширины, необходимой производителю.

Экструдер — что это такое, для чего он предназначен

Экструзия исключает из производственного цикла трудоемкую механическую обработку. Это быстрый и недорогой способ получения пленок, труб, профиля и других изделий, выпускаемых погонажом из полимерного сырья. В статье расскажем, что такое экструдер, как происходит процесс экструзии полиэтилена, разберем тонкости экструзионной технологии.

Что такое экструзия полимеров?

Процесс экструзии происходит при нагреве полимеров максимум до 250 0С. Производство идет на скорости до 120 метров/минуту. Около 30 % всего объема полимеров перерабатывается по экструзионной технологии с помощью экструдеров. Попробуем разобраться в тонкостях этого процесса.

Экструзия полимеров — это технология получения формовочных изделий из термопластов и их композиций на шнековых прессах. Осуществляется путем продавливания (под давлением) однородного расплава через щель формовочной головки экструдера.

Щель имеет определенную форму, которая определяет геометрию изделия — сайдинг, пленка, оконный ПВХ профиль. В качестве сырья используются гранулы полиэтилена ПВД и ПНД, полипропилена, ПВХ, полистирола и других полимеров.

Экструзия включает в себя следующие этапы:

  1. получение однородного расплава в экструдере;
  2. формование;
  3. охлаждение продукции;
  4. натяжение и намотка (пленки), нарезка (профиль, труба).

Смотреть что такое «Экструдер» в других словарях:

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.

Принцип работы экструдера

Чтобы понять, как работает экструдер, достаточно представить себе привычную мясорубку. Принцип действия этих устройств во многом совпадает. Экструдер представляет собой электромеханический аппарат, который состоит из нескольких главных блоков:

  1. Цилиндр, в котором сырьё, перемешиваясь внутри, прогревается до заданной температуры. Уровень нагрева обычно устанавливается оператором. Он зависит от типа сырья, а точнее от температуры плавления полимера. Обычно это несложные резистивные системы, отличающиеся надёжностью и долговечностью. Так, на нагрев цилиндра используют кольцевые нагреватели.
  2. Фильерная пластина (экструзионная головка), дающая готовому изделию форму. Она устанавливается на экструдерах, производящих профиль. В случае если производятся различного вида пластмассовые изделия, разогретая полимерная масса через сопло поступает в пресс-форму. Для нагрева сопла устанавливаются отдельные хомутовые нагреватели на сопло
  3. Узел загрузки сырья. Через него гранулированное или измельчённое полимерное сырьё попадает внутрь цилиндра.
  4. Рабочий орган. Сердцем экструдера является червяк (шнек) — вал с винтовой поверхностью, который, вращаясь, увлекает с собой сырьё, проталкивая его по цилиндру к формирующим насадкам. Это самый распространённый вид экструдера. Реже встречаются устройства, оснащённые поршневым рабочим органом, а также его дисковым аналогом.
  5. Механический блок, состоящий из электродвигателя и системы редукторов, с помощью которых осуществляется вращение шнека в цилиндре.
  6. Блок управления и контроля.

Типы экструдеров

Как было упомянуто выше, шнековые экструдеры иногда называются «червячными». Это название происходит от того, что полимерная масса в цилиндре перемешивается и перемещается при помощи винта Архимеда.

В большинстве своём экструдеры имеют один шнек и работают по тому же принципу, что и мясорубка. Однако, производство некоторых видов продукции требует более тщательного перемешивания сырья, и в этом случае используются механизмы с двумя (а иногда и больше) шнеками. Это необходимо, например, в том случае, если сырьё подаётся в порошковом состоянии. В таком случае одношнековый экструдер не сможет достаточно хорошо перемешать его и соответственно создать нужное давление на выходе.

Экструзия пленки

Наиболее популярными формовочными изделиями, которые получают с применением экструзии, являются пленки. Их изготавливают из полистирола, полипропилена, полиамида, лавсана, поликарбоната, ПВХ, но самыми востребованными из них являются, конечно же, пленки из экструдированного полиэтилена высокого и низкого давления. Именно на их примере мы рассмотрим, какие этапы этот материал проходит на выходе из экструдера.

Существует два метода экструдирования пленок:

  1. Метод раздува рукава.
  2. Метод плоскощелевой экструзии.

какие дефекты могут возникнуть при экструзии пленки и как их устранить.

Метод раздува рукава

Полимер выдувается из экструдера для пленки через кольцевую щель в формующей головке. Визуально это выглядит, как из фильеры поднимается сплошной пленочный цилиндр, раздуваемый изнутри воздухом. Воздух подается под давлением через дорн — отверстие в центре головки.

Охлаждение при экструзии полиэтилена, в зависимости от ориентации рукава, может производиться по двум схемам:

    Если рукав направлен вертикально вверх или горизонтально, то пленка обдувается воздухом, поступающим через охлаждающие кольца по периметру рукава;

Читайте также:  Виды приточно вытяжной вентиляции

  • При отводе рукава вниз используется водяное охлаждение — такая схема сокращает время кристаллизации.
  • После остывания пленка складывается с помощью специальных «щек» в полотно и протягивается через отжимающие воздух валки. Готовый материал отправляется на намотку.

    Чем быстрее охладить расплав полиэтилена на выходе из экструдера, тем выше будет прозрачность и блеск пленки. Почему так происходит? Дело в том, что при остывании в пленке образуется два вида молекулярных структур — кристаллическая и амфорная. Когда материал охлаждают медленно, то макромолекулы полимера успеют сформироваться в кристаллы, и экструдированная пленка будет мутной и неэластичной, но прочной. При быстром охлаждении кристаллы не успевают соединиться и пространство между ними заполняют амфорные связи, придающие пленке прозрачность, хорошую эластичность и гибкость.

    Метод плоскощелевой экструзии

    Отверстие в фильере плоскощелевого экструдера протачивают в виде тончайшей щели. Пленка из формовочной головки выходит в виде непрерывного полотна определенной толщины и ширины.

    Плоскощелевой экструдер для производства стрейч-пленки

    Существует два варианта охлаждения пленки полученной плоскощелевым методом:

    1. Первый, это когда экструзионный полиэтилен сразу же после формования подается на охлаждающий барабан, температура поверхности которого поддерживается на уровне 30…50 0С.
    2. Второй вариант — пленку пропускают через ванну с проточной водой. Такое шоковое охлаждение позволяет получать блестящий и прозрачный материал, но есть свои нюансы. Когда пленка заходит в воду, она вызывает рябь на ее поверхности, из-за которой на полиэтилене появляются пятна.

    После охлаждения и сушки полиэтилен протягивается через натягивающие валы и идет на намотку.

    Виды экструдеров

    Экструдер для профиля из поливинилхлорида (ПВХ)

    Самым простым и дешёвым способом производства полимерного или композитного профиля является, как раз экструзия. Характер используемого сырья и сложность получаемого изделия определяют необходимость выбора одношнекового или двухшнекового экструдера, а также соответствующих фильерных пластин.

    Таким способом производят тончайшие нити, полосы, листы, панели и профили сложной геометрии. Принцип везде одинаков. Иногда в полимерную основу добавляют различные примеси, которые позволяют производить композитные материалы различного назначения.

    Трубный экструдер

    Пластиковые трубы также производят на похожих линиях. Особенность их изготовления заключается в специальном требовании к полимерной смеси. В готовой смеси не должно быть пузырьков газа, которые могут сделать стенки труб неоднородными и непрочными. С этой целью в данных экструдерах устанавливается специальный дегазатор. Кроме того, в экструдерах для труб применяются двухшнековые установки с барьерными шнеками, которые позволяют добиться однородного и равномерно прогретого до нужной температуры сырья.

    Изготовление полиэтилена

    Экструзионным способом производятся и все виды полимерных плёнок. На производстве с этой целью используют выдувной экструдер, который позволяет устанавливать необходимую толщину и ширину продукта. Формирующий узел представлен тонкой щелью. Иногда применяются щелевые фильеры, выдувающие плёнку в форме рукава. Аппараты для изготовления плёнки небольшой ширины компактны и не потребляют много энергии.

    Технологическая линия

    На производстве экструдер является основным элементом экструзионной линии, которую также составляет ряд прочих устройств.

    Производственные линии также включают:

    Систему приготовления сырьевых материалов и их подачи.

    Особенно важен этот узел при производстве материала из композита. Порой сырьё нуждается в дополнительной просушке, калибровке, дроблении.

    Систему охлаждения. Сырьё, покидая экструдер, всё ещё разогрето до высокой температуры. Для его скорейшего охлаждения применяются системы воздушного или водяного охлаждения. К примеру, ПВХ профиль может охлаждаться при помощи воздушных или водяных ванн.

    Обязательное охлаждение предусмотрено и при использовании пресс-форм.

    В противном случае формы могут разогреваться до высоких температур, и готовое изделие может потерять заданную форму, если не снизить достаточно его температуру.

    Маркирующие системы.Ламинирующие системы.Намоточные и отрезные устройства.

    Кроме перечисленных аппаратов иногда применяются иные устройства, позволяющие отпускать продукт в удобном для упаковки и перевозки виде.

    Соэкструзия и коэкструзия

    Соэкструзия — это технология, использующаяся для получения многослойных пленок.

    В качестве сырья может использоваться: полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, полиамидная пленка и др. полимеры. Гранулят этих пластических масс плавится в разных экструдерах, после чего соединяется и проходит через одну формовочную фильеру (головку). Для прочного склеивания нужно, чтобы молекулярная сетка полимеров была похожа по структуре. Но если нужно связать барьерный слой, например, EVOH и линейный полиэтилен, то потребуется специальные вяжущие сополимеры.

    Соэкструзионные многослойные пленки используются для вакуумирования продуктов, как транспортная упаковка, с/х пленка (для мульчирования, пленка с эффектом антифог), упаковка фармацевтических препаратов.

    По похожей технологии, которая получила название коэкструзия, изготавливают панели сайдинга и профиль ПВХ. Поливинилхлорид — основа профиля, занимает около 80% толщины панели, оставшиеся 20% — акрил. Как и в случае соэкструзии, используется работа двух коэкструдеров, где отдельно плавят ПВХ и акрил. Соединяются эти расплавы в щелевой филере, откуда выходят уже готовым спаянным изделием.

    Приобретение экструдера, несомненно, является выгодным вложением средств. Помимо того, что количество скармливаемого животным корма уменьшается, а его пищевая ценность возрастает, экструдация позволяет изготовить высококачественные корма без химических примесей. Корма, изготовленные при помощи экструдеров, позволяют увеличить производительность хозяйств без добавления в пищу животных химических и гормональных препаратов.

    Экструдация позволяет добавлять в изначальное сырье до 30% примесей (сено, силос, солома, отходы мясопереработки), не понижая качество и энергетическую ценность производимого корма.

    Кроме того, приобретение экструдера положительно скажется на экономическом состоянии производителей зерновых. Готовый высококачественный корм намного превосходит по цене необработанное зерно, а спрос на него практически не снижается.

    То есть, экструдация позволяет увеличить стоимость конечного продукта без больших энергетических и трудозатрат. Процесс полностью автоматизирован и проходит буквально за несколько секунд!

    При производстве кормов по данной технологии можно использовать пораженные плесенью или насекомыми зерна для получения годного конечного продукта. Это позволяет избежать потерь урожая, которые даже при правильном хранении зерна составляют не менее 20%. Это одна из немногих технологий, позволяющая получить высокую прибыль при минимальных затратах.

    Коронарная обработка пленки после экструзии

    Химическая инертность и малая поверхностная энергия пленки делают ее невосприимчивой к типографской или любой другой краске. Нанесение покрытия на поверхность полиэтилена станет возможным, если его поверхностная энергия будет хотя бы на 10 дин/см выше энергии наносимой краски. В ином случае краска будет просто собираться в капли. «Подзарядить» пленку можно коронированием. Каждая экструзивная линия оборудована активатором обработки коронным разрядом, который состоит из: генератора, трансформатора и электродов. При пропадании пленки в область электромагнитного поля растет ее поверхностная энергия и повреждается верхний слой макромолекул (микротравление).

    Применение технологии экструзии

    • Химическая промышленность. Почти все термопласты и их композиции могут перерабатываться экструзией в готовые изделия (пленки, трубы, оболочки изоляции, сайдинг, листы).
    • Производство комбикорма. Измельченное сырье для производства комбикорма поступает в экструдер, где подвергается уплотнению, сжатию и температурной обработке при температуре до 200 0С. Этот способ переработки повышает питательность и усвояемость корма, сохраняет в нем витамины и препятствует размножению микроорганизмов.
    • Брикетирование твердого биотоплива. Переработка биомассы (торфа, угольной пыли, шелухи подсолнечника, отходов сахарного производства, соломы сои, щепы) и прессование ее в гранулы или брикеты производится на экструдерах;
    • Пищевая промышленность. Макароны, кукурузные палочки и хлопья, жевательная резинка и чипсы, соевые продукты— все эти продукты изготавливают с помощью пищевой экструзии.

    Экструзия теста, экструдер для теста

    Развитие экструзионного производства сейчас идет сейчас по трем направлениям. Это: усовершенствование существующего оборудования, применение новых композиций полимеров, совершенствование автоматизированных систем управления. Последнее направление представляется наиболее актуальным — уже сейчас в России появились установки оборудованные АСУ на основе микропроцессора. Они позволяют автоматически контролировать не только работу экструдера, но и системы подготовки сырья, калибровки и обрезки готовых изделий.

    Theysohn Экструзионный инструмент

    И нструмент для производства профиля

    Под ключ решения и компоненты для

    Оконный профиль

    Профильный инструмент является высокотехнологичной частью линии, предающей профилю внутреннюю и внешнюю форму. Компания «Theysohn» имеет инструмент для различных видов профиля и способов производства.

    Основываясь на собственном опыте и пожеланиях заказчиков «Theysohn» предлагает многообразие концепций инструмента и пост-экструзионного оборудования для индивидуальной реализации.

    Значительным успехом стало сокращение расходов при производстве мягкого уплотнения, которое присоединяется в процессе изготовления оконного или другого профиля. Данный пост-экструзионный метод стал между тем стандартом в отрасли.

    Основные профили производятся в один или два ручья. Штапик и вспомогательные профили – в четыре. Логичным дополнением программы по производству оконного профиля является изготовление подоконника и панелей, которые могут быть, как и изделиями с перегородками, так и вспененными. Возможно производство обоих продуктов на линиях для оконного профиля, а так же на специализированном оборудовании с большой производительностью.

    Кабель-каналы и водосточные системы

    «Theysohn», без сомнения, является одной из ведущих компаний, предлагающей кабель-каналы для прокладки кабелей при простом или высоко структурном дизайне. И именно здесь мы – специалисты. Кабель-каналы производятся различного цвета из ПВХ на базе, как простых профилей, так и технически сложных кабельных систем. Были разработаны специальные концепции инструмента, отвечающие техническим нормам безопасности.

    В производстве водосточных систем решения варьируются от формы труб и желобов до прямоугольного дизайна. Со-экструзия с устойчивыми к ультрафиолетовому излучению характеристиками позволяет использовать специальное покрытие, такое как ASA, которое с восторгом принимается клиентами «Theysohn».

    Вспененный профиль

    WPC extrusion

    Компании «Theysohn» удалось перенести свое ноу-хау с оконного профиля и производственных линий на инструмент для этого нового вида материала.

    ДПК представляет собой древесно-полимерную композицию и является смесью 50-85% волокон (например: дерево, бумага, рис, …), 15-50% полимер (ПВХ, ПП, ПЭ) и 2-8% аддитивы (например: стабилизатор, смазка, …).

    Theysohn группа разработала собственную серию экструдеров для ДПК с оптимизированными шнеками и цилиндром. Сегодня продуктовая палитра простирается от плоских профилей, производимых в один или несколько ручьев, до профилей со сложной геометрией шириной до 500мм.

    Сфера применения профильных инструментов «Theysohn»:

    • Полые и сплошные профили для напольных покрытий, облицовка фасадов и системы ограждений
    • Изготовление материалов из ДПК: дерево/ПВХ 50/50, дерево/ПП 70/30 или по рецептуре заказчика
    • Экструдирование профиля согласно спецификации заказчика со скоростью протяжки до 2м/мин. или с производительностью до 300кг/час.
    • Решения «под ключ» и отдельные компоненты для напольного профиля, систем ограждений, плинтуса напольного, облицовки фасадов, моно- или со-экструзии.

    Сайдинг – новое лицо здания

    ПВХ-сайдинг применяется для облицовки фасадов новостроек, модернизации и ремонта домов, офисных зданий и вилл. Печатный вал, наносящий рельеф на горячее полотно, придает сайдингу вид дерева. Благодаря оптимизированной системе возможно нанесение окрашенной пленки. Таким образом, сайдинг производится в различных стилях и цветах, которые отлично сочетаются с оконными и дверными системами. 62% всех домой в США построены с использованием винилового сайдинга по следующим причинам: не требуется техническое обслуживание, простые эксплуатационные качества и монтаж.

    Другим значительным преимуществом являются относительно небольшие инвестиционные вложения по сравнению с деревом, алюминием или кирпичом. Помимо легкого монтажа сайдинг обладает также рядом и других достоинств. Например: прекрасно выравнивает стены, практически не вызывает интереса насекомых, обладает повышенной прочностью, к тому же, очень легкий по весу. Сайдинг даже проверялся на устойчивость к тайфуну (специальный дизайн при скорости 300км/час).

    Разновидности винилового сайдинга
    Вертикальный сайдинг или соффит используются для перекрытий нижней части крыш. Могут быть как сплошные, так и проветриваемые. Другой вид использования – плинтус в виде рейки или конструкции для животноводческих помещений.
    Прежде чем сайдинг будет монтирован, необходимо проложить паропроницаемую гидроизоляцию. Для улучшения изоляции стен обратную сторону сайдинга можно уплотнить вспененным листом.

    Процесс экструзии

    Основной экструдер и со-экструдер пластифицируют ПВХ драйбленд, двух-канальная фильера формирует 2-слойную плоскую панель. Тиснильный вал отпечатывает необходимый рельеф на горячем полотне, после чего оно проходит через каландр с 2-4 охлаждающими валиками. Опционально можно наносить декор-пленку. Сменные калибрирующие элементы придают панели конечную форму. Перфораторы и дыроколы используются для пробивания монтажных и вентиляционных отверстий. Ленточное тянущее устройство и отрубной пресс способствуют достижению скорости экструзии до 55м/мин.

    ПВХ/Х-ПВХ трубная головка

    Решения «под ключ» и технологические компоненты для

    Труб, изготовленных методом моно- и со-экструзии, вспененных труб в один и два ручья

    • Канализационные трубы 16-710 мм
    • Канализационные трубы в два ручья 16 – 250 мм
    • 3-слойные трубы со вспененной сердцевиной или сердцевиной из вторичного материала 32-710 мм
    • Х-ПВХ трубы для горячего водоснабжения 10-400 мм
    • Трубы для прокладки кабелей 10-400 мм
    • Водосточные трубы, произведенные методом со-экструзии 32-160 мм
    • Напорные, оросительные и дренажные системы

    RKS/RKT трубная головка STREAMLINER

    Theysohn разработал трубную головку «RK Streamliner», обладающую следующими достоинствами для заказчика и его производства:

    • Высокое давление массы после выхода из торпедо-наконечника улучшает адгезию слоев
    • После выхода из торпедо-наконечника соответственно не нужно создавать высокое давление в насадке фильеры для достижения оптимального качества трубы
    • Короткие насадки для фильеры
    • Большой диапазон размеров труб для каждой трубной головки
    • Модульная конструкция: использование насадки для фильеры следующего меньшего размера
    • Быстрая смена дорна для изменения толщины стенки конечного продукта
    • Объем головки уменьшенный на 30 – 35 % сокращает продолжительность обработки материала, таким образом, снижается использования стабилизатора

    Новые трубные головки применимы как при экструзии в один, так и в два ручья. Уже известные нашим клиентам трубные головки RK также предлагаются.

    Канализационные трубы из ПВХ

    Канализационные трубы являются основой производства труб. Больший объем ПВХ расходуется именно на их изготовление. Производительность данного вида труб очень высока: более 2500 кг/час при экструзии в два ручья. Канализационные трубы, как правило, производятся в соответствии с местными и международными нормами (стандарты ISO в Европе, ASTM – в Америке, Средний Восток и Азия большей частью ориентированы на ASTM, а Китай на ISO). На сегодняшний день более 300 высокопроизводительных экструдеров ТТМ известны региональные нормы и требования к канализационным трубам.

    Читайте также:  Что такое винтовой компрессор и его виды

    Типичное их применение в качестве сточных (диаметр 100-710 мм) и напорных (32 – 500 мм) труб, а также в качестве инсталляционных труб для дегазации и прокладки и защиты кабелей.

    Компания «Theysohn» предлагает большой выбор конических и параллельных экструдеров (с производительностью от 50-2 500 кг/час) и трубными головками от 16-710 мм в диаметре. Предлагается 6 различных видов трубных головок для экструзии в один и два ручья.

    Наша компания постоянно работает над совершенствованием технологий. В данный момент первостепенное значение имеет проблема снижения веса конечного продукта, с целью минимизировать расходы на материал, а также ведутся разработки новой трубной головки, которая сможет контролировать образование продольных волн.

    Х-ПВХ трубы

    Более 30 лет на рынке известны трубы Х-ПВХ. Theysohn является одним из ведущих производителей на рынке и изготовил и успешно ввел в эксплуатацию более 30 линий по всему миру. Для этого были необходимы специальные разработки геометрии шнеков, новые системы трубных головок и насадок для них со сложным многослойным хромированием. Х-ПВХ (хлорированный ПВХ) повышает устойчивость конечного продукта к химическому воздействию, при этом также необходимо обеспечить высокую защиту деталей экструдера – шнеков и трубной головки, имеющих непосредственно прямой контакт с расплавленной массой, от коррозии.

    Возможно изготовление высокопроизводительных линий со скоростью экструзии от 2-14м/мин. на базе новой технологии производства трубных головок и калибраторов. Обычно используется нормальный предварительно смешанный и абсолютно стабильный ПВХ. Смесительное оборудование имеется в наличии и предлагается опционально, но в последнее время редко требуется. Причиной тому является то, что типичное применение в химической или пищевой промышленности требует строгой проверки и гомогенизации, которые уже выполняются поставщиками драйбленда.

    Снижение количества сырья, необходимого для производства, приводит зачастую к заключению договоров между экструзионными компаниями и 10 ведущими поставщиками материала. Компания Theysohn обладает хорошими контактами с поставщиками сырья и, разумеется, может быть полезной в налаживании отношений с ответственными за принятие решений лицами.

    Обычные размеры это 16-63 мм с толщиной стенки от 2-5 мм.

    Для успешного производства крайне критична оптимальная настройка шнеков, чтобы идеально обрабатывать рецептуру. Одним из преимуществ компании Theysohn – это активное масляное темперирование шнеков, которое позволяет избегать колебаний в процессе производства или в самом обрабатываемом материале. Данная технология способствует активному контролю температуры расплава, так как именно она является определяющим фактором.

    Самое распространенное применение Х-ПВХ труб для горячей воды (снаружи матовые, внутри сильный глянец), препятствующие образованию коррозии и известковых отложений. Солнечные тепловые системы используют данный вид труб для транспортировки воды 95°C из тепловых коллекторов в теплообменники. Другое применение – это транспортировка горячих или химически коррозийных жидкостей в пищевой и химической промышленности, где уже используются дорогостоящие металлические полипропиленовые трубы, проявляющие не меньшую стойкость к горячим и химическим веществам. Другим значительным преимуществом является применение связующих систем, базирующихся на клеящих веществах, вместо проведения сварки или механического соединения.

    Водосточные трубы и желоба

    Основное применение труб маленького диаметра (2 слоя) или канализационных труб в водосточных системах для отвода дождевых вод с крыш домов. Для внутреннего слоя таких труб большей частью применяется вторичный (переработанный) материал, снаружи – высококачественный ПВХ с пигментами и/или ASA для стойкости к атмосферным явлениям и воздействию ультрафиолета. Theysohn разработал специальные решения с применением кольцевых канальных фильер для формирования внешнего слоя. Комбинация колоссального опыта компании «Topf» в сфере производства водостоков с высокими требования к глянцу и компании «Theysohn» в изготовлении труб обусловила гармонию оптических проявлений, таких как цвет и глянец систем водосточных желобов и труб.

    Co-extrusion tools

    Со-экструзионная трубная головка TW 250 direct / TW 400 direct

    Трубная головка TW 250 разработана специально компанией «Theysohn Extrusionstechnik» для производства трех-слойных труб со вспененным слоем или слоем из вторичного материала. Вспененные или удешевленные рецептуры, подразумевающие использование регенерата или пониженное содержание дорогостоящих красителей или стабилизаторов для среднего слоя, не только позволяют значительно снизить затраты на производство, но и увеличить параметры кольцевой жесткости трубы.

    • complete line: conical or parallel twin-screw extruders from Theysohn, co-extrusion pipe head, die sets and downstream equipment
    • co-extrusion block design similar to pipe head design
    • can be used in combination with 2 or 3 extruders
    • easy control of wall thickness distribution through exchangeable parts
    • with the TW direct pipes with following OD can be produced: TW 250 direct 90 – 250 mm, TW 400 direct 200 – 400 mm
    • with a foamed middle layer, weight savings up to 30 % compared to compact pipes can be achieved
    • up to 80 % of the wall thickness can be made of regrind material, with minimum inner and outer pipe layers of 0.5 mm
    • special formulations and customer assistance available
    • co-extrusion die design for stripes on outside of pipe

    Со-экструзионный блок TW 4-10

    3-слойные трубы со вспененной сердцевиной из ПВХ – это наш абсолютный конек. В данной сфере мы позиционируемся как ведущий специалист рынка.
    3-слойные трубы производятся методом со-экструзии с применением блока TW 4-10, позволяющим экономить до 30% на сырье. Вспененные или экономичные рецептуры, подразумевающие регенерат или уменьшенное количество дорогих красителей или стабилизаторов для среднего слоя, значительно снижают затраты и в тоже время обеспечивают кольцевую жесткость трубы. Из вторичного сырья (средний слой) может состоять до 80% трубы при мин. 0,4мм внешней/внутренней толщине стенки. Более 150 поставленных нами со-экструзионных блоков TW 4-10 позволяют нам предлагать опыт и поддержку в наивысшей степени.

    Основное преимущество данной технологии заключается в том, что можно использовать не только новый, т.е. первичный материал, но и вторичный (рисайклинг). Здесь применяются стандартные системы фитингов, известные для канализационных труб. При комбинации 2-3 экструдеров можно достигать производительности от 200-2000кг/час. Самая большая гарантированная скорость составляет 20м/мин. Трубы маленького диаметра производятся в два ручья. Еще одно из важных преимуществ компании «Theysohn» – это рекомендуемая недорогостоящая рецептура.

    Как обычно трубы изготавливаются в соответствии с национальными нормами. Основные стандарты – это EN 1401-1 и EN 13476, а также US F 891. Толщина стенки определена таким образом, что достигается класс прочности 2, 4, 6 и 8 kN. Более высокие классы, производимые когда-либо, находились на пределе 16 kN.
    Трубы для отвода сточных вод, это как раз типичное применение канализационных труб с полностью вспененной сердцевиной. А сопоставимые виды труб занимают на рынке Европы 85%.

    Приоритетом разработок является повышенное содержание наполнителей в сердцевине и во внешней оболочке, а также увеличенное количество вторичного материала в среднем слое. Благодаря использованию 3 экструдеров можно производить внутренний и внешний слой разного цвета и таким образом экономить красящие вещества.

    Формующие инструменты экструдеров (экструзионные головки)

    В формующих инструментах осуществляется формование поступающего из экструдера гомогенного расплава: ему придаётся форма соответствующего готового изделия, причём в некоторых случаях окончательное формование и фиксаци формы производится в калибрующих устройствах.
    Основные требования к формующему инструменту: обеспечение равномерности подачи расплава полимера к оформляющим каналам (к выходу); исключение нарушения стабильности процесса; равенство скоростей потока по ширине и периметру выходной щели; исключение колебаний температуры, перегрева перерабатываемого материала и т.д.
    Для конструирования формующего инструмента необходимо знать реологические свойства перерабатываемого материала.
    В зависимости от формы экструдата различают: формующий инструмент с замкнутым формующим контуром поперечного сечения канала (для получения полых профилей, труб, раздувных плёнок, покрытий проводов и кабелей) и с открытым контуром поперечного сечения канала (для получения сплошых профилей, листов, плоских плёнок).
    Формующий инструмент первого типа характеризуется наличием специальных элементов (дорнов), которые обтекаются (омываются) расплавом полимера с разделением потоков и их последующим соединением. Это обстоятельство создаёт определённые технические трудности при конструировании формующего инструмена. По способу крепления дорна различают формующий инструмент с неподвижным креплением дорна в специальных дорнодержателях и с креплением дорна без дорнодержателя.

    Рис. 1. Прямоточная трубная головка: 1 – корпус головки; 2 – фланец; 3 – дорн; 4 – мундштук; 5 – дорнодержатель; 6 – наконечник дорна; 7 – нагревательный элемент; 8 – штуцер для сжатого воздуха; 9 – ребро дорнодержателя.

    В формующем инструменте первого типа дорн посредством звездообразного дорнодержателя с радиально расположенными рёбрами крепится к корпусу формующего инструмента, а рёбра дорнодержателя рассекают расплав полимера. Такие головки применяются при производстве труб (рис.1), полых профилей и рукавных плёнок (рис.2).

    Рис.2. Угловая экструзионная головка для получения рукавной плёнки: 1 – кольцо орна; 2 – мундштук; 3 – дорн; 4 – обойма мундштука; 5 – решётка; 6 – дорнодержатель; 7 – штуцер для подвода сжатого воздуха; 8 – переходник; 9 – вращающийся диск; 10 – зубчатая передача; 11 – привод; 12 – скользящее кольцо; 13 – вращающаяся вулка; 14 – уплотнительные шайбы; 15 – поворотная деталь; 16 – фильтр; 17 – переходник; 18 – электронагреватели; I, II, III – входная, переходная и формующая зоны соответственно.

    Существуют головки с дорном, который крепится не при помощи дорнодержателя, а с помощью фланцев, расположенных на дорне (рис.3). Такие головки применяюся в производстве рукавных плёнок.

    Рис.3. Экструзионная головка для получения рукавной плёнки с центральным питанием и регулируемым давлнием: 1 – формующее кольцо; 2 – мундштук; 3 – дорн; 4 – корпус мундштука; 5 – крепёжные болты; 6 – термопары; 7 – штуцер для подвода сжатого воздуха; 8 – переходная втулка; 9 – крапёжная шайба; 10 – дроссель; 11 – фильтр; 12 – переходник; 13 – крепёжная втулка; 14 – болт регулировки кольцевого зазора.

    На рис. 4 и 5 представленны головки для нанесения покрытий на кабели или провода и для производства рукавных плёнок. В таких головках дорн крепится к специальному полому стержню, имеющему возможность осевого перемещения. В этих головках происходит боковое питане расплавом, а между дорном и корпусом головки имеется распределительный канал, предназначенный для обеспечения равномерного подвода расплава полимера к оформляющей щели. При этом возникает проблема выравнивания линейных скоростей потока по периметру оформляющей щели.

    Рис.4. Кабельная головка: 1 – переходник; 2 – корпус головки; 3 – регулировочный болт; 4 – гайка; 5 – мундштук; 6 – дорн; 7 – сопло для подвода окрашенного расплава; 8 – подводящий канал; 9 – регулирующая втулка; 10 – гильза.

    Рис.5. Экструзионная головка для получения рукавных плёнок с боковым питанием расплавом: 1 – переходник; 2 – фильтр; 3 – корпус головки; 4 – термопары; 5 – штуцер для подвода сжатого воздуха; 6 – коллекторный канал; 7 – затвор(сужение); 8 – выравнивающий канал; 9 – электронагреватели; 10 – дорн; 11 – болт для регулирования степени дросселирования; 12 – болт для регулирования величины формующего зазора; 13 – дросселирующее кольцо; 14 – мундштук; 15 – крепёжная втулка; 16 – крепёжный болт.

    Независимо от назначения головок (головки для экструзии гранул, труб, профилей, листов, плоских и рукавных плёнок) в них имеются следующие зоны: 1) входная зона (переход от экструдера к головке), в которой происходит изменение конфигурации поперечного сечения подводящих каналов – круглая (в случае одночервячных экструдеров)форма и форма восьмёрки (для двухчервячных экструдеров) преобразуется в большинстве случаев в прямоугольный или овальный каналы непосредственно на входе в головку;2) переходная зона или участок распределения расплава, в которой прямоугольная или овальная формы поперечногосеченя потока расплава трансформируются в форму поперечного сечения соответствующего полуфабриката непосредственно на входе в оформляющий канал; 3) оформляющая (формующая) зона, в которой из полимера формуется изделие или полуфабрикат требуемого профиля.
    Проектирование и расчёт эктрузионных головок производят в следующей последовательности:

    1. определение размеров оформляющих зазоров; при этом необходимо учитывать степень вытяжки и разбухания экструдата;
    2. расчленение каналов сложной геометрии на участки простой геометрии поперечного сечения и определение соответствующих элементарных расходов через эти участки;
    3. определение скоростей сдвига γ для данной температуры переработки и эффективной вязкости по кривым течения;
    4. расчёт коэффициентов сопротивления Ki для каждого из элементарых участков сечеия оформляющих каналов; при этом используется известное соотношение между объёмной производительностью и перепадом давления для данной геометрии оформляющих каналов. Коэффициент Ki зависит от геометрических размеров и формы каналов;
    5. расчёт перепада давления;
    6. сравнение перепада давления отдельных участков. В случае большого различия в перепадах давления задают новые размеры сечений участков и расчёт повторяют;
    7. оценка повышения температуры Δθ вследствие диссипативного тепловыделения при сдвиговом течении в адиабатическом приближении:
      Δθ=ηэγ 2t /cρ

    Для расчёта общего перепада давления применяются следующие формулы:

    при последовательном соединении участков каналов

    где k – число участков; Δр – суммарный перепад давления; Δpi – перепад давления на отдельных участках.
    При конструировании экструзионных головок необходимо обеспечивать выполнение следующих основных требований:

    1. реологически благоприятные условия течения расплава полимера по каналу за счёт плавного изменения поперечного сечения (угол наклона при коническом переходе должен быть ≤30 о );
    2. постоянство размеров оформлющих каналов с целью исключеня локальных деформаций расплава на определённых участках головки, приводящих к искажению размеров экструдата;
    3. точная воспроизводимость фиксации положения отдельных деталей головки;
    4. возможность доработки отдельных деталей с целью корригирования потоков расплава;
    5. лёгкий монтаж, демонтаж, обслуживание и ремонт головки;
    6. экономия материала при изготовлении экструзионных головок.

    Экструзионные головки различаются по способу крепления к цилиндру экструдера (с помощью фланцев, байонетных затворов и откидных болтов), по расположению оси головки относительно оси червяка (угловые, прямоточные и офсетные) и по типу нагревателей (с нагревателями сопротивления и нагревом жидкими теплоносителями).

    Ссылка на основную публикацию