16. Формующие инструменты экструдеров.
Формующие инструменты экструдеров (экструзионные головки).
Экструдер — машина для формирования пластичных материалов, путём придания им формы, при помощи проавливания (экструзии) через формующий инструмент (экструзионую головку).
Экструзионная головка (фильера) - это профилирующий инструмент, придающий расплаву полимера, покидающего рабочий цилиндр экструдера, необходимую форму.
Назначение головки – направить размягченный и гомогенный полимерный материал к выходному формующему отверстию и превратить материал в непрерывно выходящее изделие заданного профиля.
Классификации.
Классификация экструзионной оснастки.
Общепринятой классификации из-за многообразия не существует. Экструзионные головки можно разделить по следующим признакам.
По расположению относительно цилиндра экструдера или по направлению потока расплава головки могу быть: прямоточные, угловые и офсетные (параллельно смещенные)
К прямоточным головкам относятся головки (для грануляции на решетке и стренговой грануляции) , у которых ось внутреннего канала является продолжением оси цилиндра экструдера, головки для производства гладких труб, шлангов, для производства рукавной пленки в горизонтальном направлении; головки для производства листов, большинства профильных изделий.
Производство рукавной и плоской пленки, нанесение покрытий на подложки или на сердечники (кабельная продукция, профили с сердечником), производство плоскосворачиваемых рукавов и армированных шлангов, выдувных изделий осуществляется с использованием угловых головок. Угловыми (или поворотными), в которых поток размягченного полимера поворачивается (обычно на 900) вниз, вверх или в сторону.
Офсетные головки являются разновидностью угловых, в которых осуществляется двойной поворот, в результате чего изделие формуется в направлении, параллельном оси экструдера. Такие головки могут применяться при производстве некоторых видов кабелей или профилей с сердечником. Их применение определяется расположением дополнительных устройств экструзионной линии, наличием площадей, специфическими особенностями процесса.
2. По назначению:
1) головки для грануляции:
а) для гранулирования на решетке,
б) для стренговой( прутки ) грануляции;
2) головки для рукавной пленки:
а) однослойные пленки,
б) многослойные пленки;
3) широкощелевые головки для плоской пленки и листа:
а) однослойные пленки и листы (в т.ч. пузырчатая пленка, волнистые листы),
б) многослойные пленки и листы,
в) ячеистые (сотовые) листы;
4) головки для производства труб, рукавов и армированных шлангов:
а) для производства напорных труб,
б) для изготовления армированных плоскосворачиваемых рукавов,
в) для производства армированных шлангов,
г) для производства гофрированных труб,
д) для изготовления гибких воздуховодов, гибких шлангов, труб большого диаметра навивкой полосы или профиля на оправку с последующей сваркой,
е) головки для производства труб с теплоизоляцией,
ж) головки для производства многоканальных труб,
з) головки для производства многослойных труб методом соэкструзии;
Соэкструзия- совмещение слоёв, в зависимости от конфигурации головки, может происходить как в формующем канале головки, так и на выходе из него ( при наличии двух каналов).
5) профильные головки:
а) головки для изготовления трубообразных профилей,
б) головки для изготовления полых профильных изделий,
в) экструзионные головки для производства камерных профилей (например, оконных профилей, подоконников и пр.),
г) головки для производства многослойных (комбинированных) профилей,
д) головки для изготовления армированных изделий (в т.ч. кабельные головки);
6) головки для изготовления изделий методом экструзии с раздувом;
3. По материалоемкости:
1) головки для производства малогабаритных изделий
2) головки средней металлоемкости для производства любых видов изделий, 3) тяжелые экструзионные головки (для производства труб большого диаметра, рукавной и плоской пленки, листа), которые устанавливаются на специальные тележки и представляют собой отдельный агрегат4. По конструктивным особенностям:
1) головки со спиральным распределителем. Применяются для производства рукавной пленки и труб большого диаметра с целью уменьшения разнотолщинности и устранения линий спаев;
2) головки для производства изделий из вспенивающихся материалов.
3) головки для производства многослойных и армированных изделий. Многослойные изделия получают соэкструзией с использованием двух или более экструдеров, подача материалов от разных экструдеров производится в специальный адаптер, где производится их разводка по своим каналам;
4) головки для производства емкостей методом экструзии с раздувом.
5) многоручьевые головки. Могут применяться для производства любых видов изделий небольшого размера.
По величине давления различают головки:
низкого давления (до 4 МПа), предназначенные для изготовления стержней из полимерных материалов диаметром более 5 мм, толстостенных труб и листов толщиной более 1 мм;
среднего давления (от 4 до 10 МПа) - для производства стержней диаметром 3-5 мм, труб и листов с толщиной стенки менее 1 мм;
высокого давления (более 10 МПа) – для производства пленок
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.
Степень продольной вытяжки ε определяется как отношение скорости приемкиV пр к скорости экструзии V эк по формуле : ε =V пр/V эк.
В качестве прочностных характеристик выбираются пределы текучести и прочности и относительное удлинение при разрыве.
Механическую прочность при одноосном растяжении необходимо определять в соответствии с ГОСТ 11262-80.
Хар-ки качества что и в одношнек.экструдере
При всем разнообразии конструкционного оформления в большинстве формующих головок можно выделить наличие общих элементов (рис. 7.4).
К ним относятся корпус 1с элементом присоединения к цилиндру экструдера. Это может быть фланцевое или резьбовое соединение. Адаптер 2; фильтр-решетка 3;кольцевые зонные электронагреватели 7; регулировочное кольцо (губка в плоскощелевых головках) 8. В головках закрытого типа обязательно присутствует дорн( (внутренний цилиндр)4с дорнодержателем 6 и нередко система 5 для подачи воздуха внутрь изделия (труба, пленочный рукав, закрытый профиль).
Поверхность рабочих каналов головки, кроме ее формующей зоны, может быть гладкой или с винтовой нарезкой, позволяющей улучшить процесс гомогенизации расплава.
Схема устройства экструзионной головки
1 – корпус; 2 – адаптер; 3 – фильтр-решетка; 4 – дорн; 5 – система для подачи воздуха внутрь изделия; 6 – дорнодержатель; 7 – электронагреватели; 8 – регулировочное кольцо (губка).