Экструдеры

Экструдер – это агрегат для производства профильных изделий из полимерных композиционных материалов методом экструзионного формования (экструзии). Экструдер входит в состав экструзионной линии наряду с другим оборудованием: дробилки, измельчители, автоматические и полуавтоматические загрузчики, ножницы или гильотина, системы охлаждения (ванны с водой или воздушное охлаждение).

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Процесс экструзии заключается в расплавлении полимерного сырья и непрерывном продавливании вязкого материала через экструзионную головку, формирующую профиль будущего изделия. Сечение профиля головки совпадает с сечением готового изделия.

Для производства изделий методом экструзии используются термопласты, реактопласты, эластомеры и фторопласты. Тип полимерного материала зависит от типа экструдера и вида изделия.

Фото заимствовано с сайта p-z-o.com

Узлы экструдера

Для экструдера любого типа характерны следующие рабочие узлы:

1) материальный цилиндр (корпус машины);

2) рабочий орган агрегата (шнек, поршень, диск);

3) узел загрузки;

4) двигатель переменного тока с регулировкой;

5) системы нагрева и охлаждения;

6) формующая головка;

7) регулирующие и контрольно-измерительные устройства.

Посмотреть объявления о продаже экструдеров, вы можете на нашем сайте.

Корпус имеет несколько продольных каналов, которые предотвращают вращение полимерного материала в процессе движения шнека. Это способствует повышению качества гомогенизации расплава внутри цилиндра. Дополнительно с этой целью шнеки оснащаются зубьями, шлицами, кулачками.

Классификация экструдеров

Основным критерием классификации является установленный в машине рабочий орган. Это может быть шнек (червяк/винт), поршень или диски. По данному признаку экструдеры делятся на:

- шнековые;

- дисковые;

- поршневые.

Шнековые экструдеры

Шнековые экструдеры дополнительно классифицируются по следующим параметрам:

- количество шнеков (одношнековые, двухшнековые и многошнековые):

- расположение шнеков (параллельные, конические);

- направление вращения (противонаправленные, сонаправленные).Шнековые экструдеры

Шнековые агрегаты работают по принципу мясорубки. Главное рабочее пространство – материальный цилиндр, условно разделенный на 3 зоны:

- зона загрузки;

- зона пластификации;

- зона дозирования.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

В зоне загрузки через бункер подается композиционный материал в виде гранул или порошка. Это может быть гомогенный композит или смесь первичного и вторичного сырья, красителей. Вторичное (переработанное) сырье позволяет снизить себестоимость продукции, отрегулировать физико-механические свойства готового изделия. В зоне дозирования полимерный материал меняет агрегатное состояние – приобретает вязкую консистенцию. В некоторых моделях загрузочная камера может иметь закрытую конструкцию с установленными датчиками для точного дозирования компонентов и контроля температуры, влажности сырья.

Шнек, установленный внутри материального цилиндра, приводится в движение мотором. При вращении он захватывает материал и продавливает его через сопло экструзионной головки. Уровень давления в червячном экструдере составляет 15-100 МПа. В процессе движения по цилиндру по мере вращения винта исходное сырье уплотняется и перемешивается.

В зоне пластификации материал меняет структуру. Под действием создаваемого шнеком давления и дополнительного нагрева со стороны внешних нагревателей запускается процесс полимеризации и плавления.

Полностью гомогенная масса под давлением продавливается через формующую головку в зоне дозирования. Форма и размер будущего изделия задается калибрующим устройством. Регулировка температуры цилиндра осуществляется при помощи нагревателей (нагрев) и охлаждающих водных каналов (охлаждение). Для переработки гигроскопичных полимеров в конструкции экструдера дополнительно предусмотрена зона дегазации.

Одношнековые экструдеры

Самой простой конструкцией отличается одночервячный экструдер, в котором установлен только один шнек. Данный вид оборудования является самым доступным по цене. Он легко перемещается, если необходимо переместить производственную линию в другое место. Конструкция агрегата проста, для управления технологическим процессом достаточно одного оператора.

Фото заимствовано с сайта ok-stanok.ru

Одношнековые экструдеры имеют специальные зоны дегазации, где происходит удаление пузырьков воздуха из пластичной массы. За счет мобильности, доступной стоимости и хорошей производительности часто именно их вводят в состав многие производственных экструзионных линий.

Двухшнековые экструдеры

Когда необходимо получить более равномерный по составу и параметру вязкости полимер, применяют двухшнековый экструдер. Его преимущество в более высоком качестве плавления материала, улучшенной производительности и скорости технологического процесса.

Для работы с отдельными видами полимерных материалов экструдеры двухшнековые оснащаются дегазационными камерами. Они необходимы для отделения растворителя и остаточных мономеров из используемого исходного сырья.

Корпус и шнек при наличии зоны или камеры дегазации может иметь увеличенный диаметр после указанной зоны. Снижение количества данных примесей положительно сказывается на качестве готового изделия.

Двухшнековые агрегаты могут быть коническими или параллельными. Конические экструдеры устроены таким образом, что шнеки внутри цилиндрического корпуса вращаются противонаправленно. Они используются для производства изделий из порошкового или гранулированного поливинилхлорида. При достаточно коротком рабочем цикле двухшнековые экструзионные машины обеспечивают качественную гомогенизацию.

Параллельные экструдеры применяются при производстве изделий из нескольких видов полимеров. В их конструкции имеется система регулирования температуры (нагрев и охлаждение). Шнеки вращаются сонаправленно.

Дисковые экструдеры

Работа шнекового экструдера основана на нагреве полимерного материала от стенок цилиндрического корпуса посредством внешних нагревателей. Но полимеры обладают невысокой теплопроводностью, что значительно затягивает процесс пластификации и гомогенизации. При использовании композиционных материалов может наблюдаться недостаточное смешивание исходного сырья. Для более быстрого, качественного, равномерного смешивания, нагрева полимерных материалов с целью последующей пластификации и гомогенизации применяют дисковые экструдеры. Их работа основана на эффекте нормальных сил, возникающем при интенсивном сдвиге эластичного материала в междисковом пространстве.

В конструкции дискового экструдера предусмотрены два диска: неподвижный и непрерывно вращающийся. Диски насажены на один вал. Обогрев корпуса, необходимый с момента запуска вращения дисков, выполнен в виде отдельных нагревательных элементов. Передача тепла от стенок корпуса, а также интенсивные деформации сдвига обеспечивают быстрый прогрев материала по всей массе, сокращение технологического процесса по времени без потери качества готового изделия.

Полимерный материал подается в производственную зону через загрузочные окна. Проходя через зоны дискового экструдера, полимер начинает пластифицироваться, далее – гомогенизироваться, после чего под давлением происходит его продавливание через формующую матрицу.

Данный тип экструдера используется для качественного смешивания, пластификации и гомогенизации сырья за счет высокого давления в цилиндрической камере. Однако стоимость оборудования значительно выше шнекового аналога. Потому в состав производственных линий чаще вводят двухшнековые модели экструдеров.

Поршневые экструдеры

Производство изделий из фторопластов, реактопластов и некоторых видов термопластов осуществляется с помощью поршневого экструдера. Он чаще используется при обработке слаботекучих материалов, чем шнековый или дисковый агрегат. На поршневом экструдере изготавливают трубки, стержни, профильные изделия.

Для поршневого экструдера в качестве рабочего инструмента используется поршень, заменяющий шнек (червяк). Он выполняет возвратно-поступательные движения. В конструкции также предусмотрены узлы нагрева (электронагреватель кольцевого типа), бункер для загрузки материала, фильера с дорном. Фильера является съемным элементом, ее можно менять в зависимости от типа изделий.

Принцип работы поршневого агрегата аналогичен принципу работы шнекового экструдера. Но данный вид оборудования используется редко. Он не способен обеспечить достаточный уровень давления внутри цилиндра и пластификацию многих видов полимеров.

Производительность бесчервячного экструдера ниже, чем у шнекового. Для установки производственной линии с поршневым экструдером необходима большая площадь и последующее регулярное комплексное обслуживание.

Виды изделий, полученных на экструдере

Сырье для экструдера может различаться в зависимости от конечного использования и производственных требований. Существуют два вида гранул: первичная и вторичная.

Фото заимствовано с сайта granula.pro

Использование вторичной гранулы, является более экологически эффективным, так как она позволяет повторно использовать отходы и снижает количество отходов, отправляемых на свалку. Так же, является более дешевым способом производства изделий, что является самым главным фактором для производителей и покупателей. Однако, перед использованием вторичной гранулы необходимо убедиться в ее качестве и пригодности для производства нужных изделий.

Экструдеры применяются для производства рукавных и листовых пленок, пакетов, шлангов, труб с различным профилем сечения, иных полой и профильной погонажной полимерной продукции.

Фото заимствовано с сайта avantpack.ru

Широко используются экструдеры в направлении производства трубных изделий. Трубы могут использоваться для строительства водопроводов, газопроводов, систем канализации. Форма трубы и толщина стенки регулируется калибрующим устройством в зоне дозирования.

Для получения трубной и рукавной продукции применяется кольцевая экструзионная головка, для листовых материалов - плоскощелевая матрица. Производство пластиковых окон также осуществляется при помощи экструдера. Сразу после изготовления экструдат помещают в охлаждающую ванну с водой для фиксации геометрии изделия, достижения необходимых прочностных свойств, твердости конструкции.