Обзор
Процессы экструзии предлагают преимущества полных универсальных методов переработки пластика, непревзойденных по экономической значимости любым другим процессом. Во всем мире линии экструдеров являются крупнейшими переработчиками пластика и могут считаться важнейшим производственным оборудованием в пластиковой промышленности.
ТИП И КОНСТРУКЦИЯ ЭКСТРУДЕРА
Существует множество различных типов экструдеров, разработанных для производства широкого спектра пластиков и изделий. Наиболее широко используются одношнековые экструдеры и двухшнековые экструдеры.
1.1 Экструдер с коническими двухшнековыми экструдерами
1.2 Экструдер с одним шнеком
При выборе размера экструдера и его приводного механизма необходимо учитывать следующие факторы:
Диапазон скоростей вращения шнека, подлежащих оценке, включает:
(1) необходимый диапазон скоростей вращения шнека;
(2) требование, чтобы скорость вращения шнека могла бесступенчато изменяться, и может потребоваться наличие определенных уровней скорости или нескольких диапазонов;
(3)максимальная мощность, требуемая от привода в зависимости от перерабатываемого пластика;
(4)требуемое соотношение между скоростью вращения винта и крутящим моментом на валу винта;
(5) будет ли машина использоваться для одного или нескольких продуктов. Приводы состоят из моторных или ременных передач, которые связаны с винтами через такие системы, как двухступенчатые редукторы. Ременные передачи используются для небольших машин. Приводы упрощают преобразование высоких скоростей двигателя в более низкие скорости и высокий крутящий момент, необходимые для работы и управления винтами.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭКСТРУДЕРА
Эксплуатация машины может проходить в три этапа. На первом этапе требуется эксплуатация экструдера для разогрева с рабочими настройками оборудования, расположенного выше и ниже по потоку. На следующем этапе задаются требуемые условия обработки для удовлетворения требований к продукту при минимальных затратах. Заключительный этап посвящен тонкой настройке и решению проблем всей линии. Успешная эксплуатация требует пристального внимания ко многим деталям, таким как качество расплава, температурный профиль, подходящий для расплавления, но не ухудшающий пластик, производство минимального количества отходов и процедуры запуска и остановки, которые не будут (или минимизируют)
деградировать пластик. На рисунке 1.8 показаны примеры температур
профили для различных пластиков.
ПЕРЕРАБОТКА ПЛАСТИКА
Экструдер представляет собой комбинацию винтового конвейера и компрессора. Как конвейер, он механически действует как «винт» сам себя назад. Поскольку сам винт остается на одном месте, пластик совершает движение и выталкивается через матрицу. Поскольку пластик вязкий и создает фрикционное сопротивление потоку, для вращения винта требуется мощность. Как компрессор, винт сначала перемещает твердый пластик (гранулы и т. д.), а затем постепенно пластик плавится. В твердом состоянии он плотнее, особенно кристаллический пластик; при этом в пластике существуют воздушные пространства, в результате чего они имеют низкую насыпную плотность (вес на объем). Шнек сжимает твердый пластик вместе. При таком воздействии давления воздух обычно выбирает наименьший путь сопротивления и выталкивается обратно из загрузочного отверстия. Если в расплаве остается воздух, он может высвободиться, когда расплав выходит из матрицы, без повреждения продукта, или он может остаться в продукте в качестве загрязнения.
ПРОФИЛЬ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ЭКСТРУДЕРА
Примеры температур расплава в экструдере
Тепло для размягчения пластика подается двумя способами: внешним нагревом цилиндра и внутренними силами трения, возникающими в пластике из-за действия металлического шнека в металлическом цилиндре. Количество такого фрикционного тепла, подаваемого в пластик, ощутимо. Во многих операциях экструзии оно составляет большую часть общего тепла, подаваемого в пластик. Можно использовать электричество, жидкость, такую как пар, или горячее масло. Электрический нагрев обычно предпочитают, потому что он наиболее удобен, быстро реагирует, его легче всего регулировать, легко чистить, он требует минимального обслуживания, охватывает гораздо больший диапазон температур и, как правило, является наименее дорогим с точки зрения первоначальных инвестиций.
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Ниже по потоку от штампа используются различные типы съемного оборудования для удовлетворения различных требований к продукции. Они включают калибровочные приспособления, охлаждающие баки, намоточные устройства, средства управления скоростью линии (механические, электрические и/или звуковые), средства управления натяжением (кабестаны и т. д.), тянущие устройства (гусеничные, прижимные ролики, ремни противоположного движения и т. д.), резаки в линии, сборное оборудование (желоба, баки, штабелеры и т. д.), постформинг, быстрые съемные ролики и т. д.
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Рисунок 1.3 Примеры потерь энергии в экструдере
При изучении потребляемой или теряемой энергии учитывается оборудование, используемое на всей производственной линии, а также пластик. Наше POLYTECH Plantic Machinery постоянно работает над снижением потребления и потерь энергии. Рисунок 1.3
пример того, где происходят потери энергии/тепла в экструдере.
По сравнению с другими материалами, пластмассы имеют наименьшее удельное энергопотребление для своего производства (рис. 1.4), изготовления продукции и наименьшее потребление энергии для переработки. Энергосбережение можно рассматривать в экструзии, а также в общей пластиковой промышленности с нескольких точек зрения, которые идут от производства пластмассы до переработки и переработки продукции. Практически во всех оценках использование пластмасс экономит или снижает потребность в энергии. В автомобилях, самолетах и других транспортных средствах растущее использование пластмасс снижает вес и расход топлива; примером является замена небольшого виски
Бутылки на борту самолета с экструдированными выдувными пластиковыми бутылками вместо стеклянных, что приводит к большой экономии топлива и энергии. Использование пластика в строительстве экономит энергию за счет улучшения изоляции. Кроме того, просто перевозка более легких пластиковых изделий экономит энергию.
Рисунок 1.4 Потребности в энергии для различных материалов.
ДОСТИЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСТРУЗИИ
С этого момента достижения в области пластмасс сопровождались достижениями в области экструзионного оборудования. Со всеми этими действиями мы, Polytech plastic machinaery co.,Ltd, провели обширную работу в области реологии и термодинамики для лучшего понимания процесса экструзии пластмасс и других материалов. Результаты продолжают увеличивать производительность, увеличивая объем контроля над переменными экструзии и/или снижая затраты. Основные разработки продолжают заключаться в совершенствовании существующих методов экструзии.