перевод 1. 1. общие сведения

• Название: 1. общие сведения
• Дата: 29.11.2018
• Размер: 400.49 Kb.
• Имя файла: перевод 1.docx
• Тип: Документы; #58212
• страница: 1 из 4

ВВЕДЕНИЕ

Экструзия – технологический процесс, который применяют для непрерывного производства изделий высокого качества, точных размеров, с требуемой производительностью и полимерных материалов.

Для создания высокоэффективного производства необходимо использовать высокоскоростные машины, имеющие более точное и автоматизированное регулирование параметров экструзионных технологических процессов, внедрять полную механизацию и автоматизацию основных и вспомогательных операций, объединенных общей программой и системой дистанционного управления компьютерами.

Материал учебного пособия способствует закреплению теоретических знаний по курсам «Технология переработки пластмасс», «Оборудование заводов по переработке пластмасс», позволяет получить практические навыки инженера-технолога и проектировщика, а также содержит сведения, необходимые для выполнения технологических расчетов в курсовом и дипломном проектах (производительность, материальный баланс, энергозатраты) и проектный расчет экструдера.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Устройство экструдера

Экструдер (червячная машина, червячный пресс), в котором полимер расплавляется и гомогенизируется, является основной машиной промышленных линий, на которых осуществляется ряд взаимосвязанных операций процесса переработки. Он выполняет функции пластикатора и насоса, непрерывно продавливающего расплав материала, полученного в винтовом канале, через головку (формующий канал).

По устройству и принципу работы основного узла, продавливающего расплав в головку, экструдеры подразделяются на шнековые, бесшнековые и комбинированные. Шнековые машины называют также червячными прессами.

Высокая пластицирующая способность червячных экструдеров обусловлена тем, что пластикация происходит как в результате теплопередачи от обогреваемых стенок цилиндра (корпуса), так и выделения тепла при деформациях, которым материал подвергается в экструдере.

Экструдеры подразделяют на одно- и двухчервячные (в последних оба червяка расположены в одном цилиндре); известны также трех- и четырехчервячные экструдеры; двух- или многоцилиндровые (каждый червяк расположен в отдельном цилиндре); одно- и двухстадийные, в которых пластикация и выдавливание материала осуществляется соответственно в одну или в две стадии; универсальные и специализированные; с осциллирующими (вдоль оси) и одновременно вращающимся шнеком; с зоной дегазации и без нее с вращением шнеков в одну и в противоположные стороны и т. п.[1,2].

Области эффективного применения двухчервячных машин:

• 
  экструзия высоковязких нетермостабильных материалов (непластифицированный поливинилхлорид);
  
• 
  экструзия рыхлых порошкообразных материалов;
  
• 
  гомогенизация предварительно смешанных композиций на основе порошкообразных полимерных материалов;
  
• 
  переработка материалов, подаваемых в машину в состоянии расплава; - экструзия особо точных изделий [2].
  

В зависимости от расположения червяка различают горизонтальные и вертикальные экструдеры. В двухцилиндровых экструдерах один червяк может быть расположен горизонтально, а другой вертикально.

Выбор конструкции экструдера зависит главным образом от перерабатываемого материала и в меньшей степени от вида изделия.

Наиболее простым является одношнековый экструдер без зоны дегазации (рис. 1) [1]. Основными элементами экструдера являются обогреваемый цилиндр, шнек (с охлаждением или без него), сетки, размещаемые на решетке, и формующая головка. В зависимости от природы полимера, технологических режимов переработки применяются шнеки различного профиля, в частности с различным характером изменения глубины h нарезки по длине шнека.

Главные рабочие органы экструдера – полый цилиндр и вращающийся в нем шнек (червяк). Они выполняют последовательно ряд рабочих операций, действие которых может быть условно выделено в три зоны: загрузки, сжатия и дозирования (см. рис. 1).

Шнеки классифицируются по направлению вращения червяков; профилю сечения нарезки червяка (трапецеидальная, прямоугольная); по конструктивным приемам, обеспечивающим степень сжатия (с монотонно уменьшающимся шагом, со ступенчато уменьшающимся шагом, с монотонно возрастающей шириной гребня нарезки); конические червяки [1].

Несмотря на чрезвычайное разнообразие конструкций, шнек характеризуется следующими основными геометрическими параметрами:

• 
  диаметром D;
  
• 
  длиной L;
  
• 
  шагом винтовой нарезки t;
  
• 
  глубиной нарезки h;
  
• 
  шириной гребня витка e;
  
• 
  величиной зазора между гребнем шнека и внутренней стенкой цилиндра δ;
  
• 
  углом подъема винтовой линии нарезки шнека ϕ; - геометрической степенью сжатия.
  

Процессы, происходящие во всех экструдерах при переработке пластмасс:

• 
  транспортировка материала вдоль винтового канала, образованного внутренней поверхностью цилиндра и нарезкой червяка. Она сопровождается интенсивным деформированием материала и развитием давления в винтовом канале;
  
• 
  смешение (одновременно с транспортировкой) компонентов материала;
  
• 
  нагрев материала за счет превращающейся в тепло работы деформирования и трения или за счет тепла, поступающего от цилиндра, снабженного нагревателями. Во всех конструкциях экструдеров обогрев цилиндра используется в период пуска, чтобы достичь рабочей температуры цилиндра. При достижении установившегося режима работы количество тепла, выделяющегося в результате рассеяния (диссипации) работы деформирования материала при транспортировке его в канале червяка, зачастую превышает то количество тепла, которое необходимо на нагрев материала до требуемой температуры; излишек тепла в таких случаях отводится системами охлаждения шнека и цилиндра [1, 8].
  
• 
  переход материала из твердого (стеклообразного или кристаллического) в вязкотекучее состояние за счет нагрева;
  
• 
  инициирование за счет нагрева различных химических реакций в материале (например разложениегазообразователя и др.);
  
• 
  уплотнение и монолитизация рыхлых сыпучих материалов вследствии развивающегося давления;
  
• 
  формование расплава, заключающееся в том, что материалу с помощью головки (оснастки) придается определенная форма.
  

Для предотвращения попадания в формующий инструмент частиц непроплавленного полимера на выходе из экструдера на решетку в корпусе экструдера между червяком и головкой устанавливается пакет фильтрующих сеток. Конструкция фильтров должна удовлетворять различным требованиям [2, 6, 12].

Профилирующий инструмент – головки экструдера выполняют одновременно две или три функции:

• 
  придание непрерывно выдавливаему из головки материалу конфигурации будущего изделия или полуфабриката;
  
• 
  фильтрация материала от инородных включений;
  
• 
  наложение слоя материала на какой-либо сердечник, протягиваемый через головку (провод и т.п.).
  

Корпус экструдера обычно соединяется с головкой одним из четырех типов соединений [2]:

1. 
   фланцевое крепление обычными болтами;
   
2. 
   фланцевое крепление откидными шарнирными болтами;
   
3. 
   быстродействующий затвор, состоящий из двух клиновых хомутов;
   
4. 
   быстродействующий байонетный затвор, состоящий из установленных на корпусе байонетной гайки и неподвижного упорного фланца, укрепленного на головке.
   

Привод экструдера должен обеспечивать регулируемую частоту вращения шнека в различном диапазоне и необходимый для работы экструдера вращающий момент во всем рабочем диапазоне частот вращения червяка (рис. 2). Чаще всего применяют [1]:

• 
  электродвигатели постоянного тока с тиристорным управлением;
  
• 
  коллекторные двигатели переменного тока;
  
• 
  в сочетании с механическими шестеренчатыми редукторами гидропривод и асинхронный двигатель.
  

Зависимость частоты вращения червяка от его диаметра показана на рис. 2.



Диаметр

червяка

D

,

мм

Частота

вращения

червяка

n

,

мин

-1

Рис. 2. Зависимость частоты вращения червяка от его диаметра. График построен по результатам обработки паспортных данных 500 современных экструдеров