5. Экструзионные установки

Агрегаты и линии на базе экструдеров, применяемые для изготовления изде­лий из термопластов, а также для на­несения изоляции на кабели, отлича­ются большим разнообразием конст­рукций и классифицируются по таким технологическим и конструктивным признакам, как форма изделия в попе­речном сечении, способ формирования изделия, а также тип экструдера. В соответствии с этой классификацией различают линии для изготовления: гранул (сферических, цилиндрических, кубических); пленок плоских (аморф­ных, ориентированных, армированных, дублированных) и рукавных (одно­слойных и двухслойных); изделий комбинированных (дублированных, армированных); труб (гладких, арми­рованных, гофрированных); профилей (открытых, закрытых); кабельных по­крытий (одно- и многожильных).

Под агрегатом понимают конструк­тивное объединение экструдера и ком­плектующих устройств (охлаждающе­го, тянущего, отрезного, приемного и т. д.), а также приборов контроля, управления и регулирования. Агрегат предназначен для выполнения техно­логических и транспортных операций, в том числе и перемещение (внутри агрегата) объектов обработки и тех­нологической оснастки.

Линией называют систему машин, агрегатов, устройств и приборов, раз­мещенных на месте их эксплуатации в последовательности, соответствующей

направлению технологического про­цесса; линия предназначена для обра­ботки периодически или непрерывно перемещающихся объектов перера­ботки.

Грануляторы

Грануляторы применяют для получе­ния гранул определенного состава, формы и размеров из расплавленных пластмасс. Для получения расплава чаще используют одночервячные прес­сы, в которые материал загружают в виде расплава (из полимеризационно-го устройства), порошка, твердых гранул или отходов пластмасс.

Для получения гранул необходимо­го состава и качества в прессах часто совмещают процессы плавления, гомо­генизации, пластикации, стабилизации, окрашивания, наполнения и вакууми-рования пластмасс. В процессе грану­лирования расплав продавливается вращающимся червяком через фильтр, а затем выдавливается через отвер­стия в гранулирующей головке в виде жгутов (стренг), которые либо среза­ются вращающимися ножами на ре­шетке (горячая резка), либо вытяги­ваются и охлаждаются в воде, а за­тем разрезаются на гранулы (стрен-говая резка).

Параметры отдельных типов грану-ляторов приведены в табл. 5-V, а на рис. 8-V и 9-V показаны линии для гранулирования термопластов.

При резке гранул в воде фильера головки обогревается насыщенным па­ром (давление 30—40 кгс/см²). В фильере для этих целей предусмот­рены каналы, расположение и разме­ры которых подбирают таким обра­зом, чтобы не допустить застывания расплава в формующих отверстиях ре­шетки, особенно в момент запуска гранулятора, когда поверхность филь­еры со стороны резательного устрой­ства охлаждается конденсатом, а рас­плав термопласта еще не продавлива­ется через решетку.

Фильеры грануляторов для горячей резки изготовляют обычно из специ­альных марок сталей с высокой твер­достью (более HRC 60) для уменьше­ния износа рабочей поверхности, со­прикасающейся с ножами резательно­го устройства. Рабочую поверхность фильер из легированных марок сталей у прочняют напылением или наплавкой твердыми сплавами или припаивани-ем пластин из твердого сплава, между которыми располагаются формующие отверстия. Используют также филье­ры из низколегированных сталей с втулками из твердого сплава, в кото­рых расположены формующие отвер­стия.

Устройство для резки гранул на ре­шетке состоит из камеры и ножевой головки с приводом, смонтированных на передвижной станине. Камера пред­ставляет собой сварную или литую конструкцию с фланцем для соедине­ния ее с гранулирующей головкой, патрубками для подвода и удаления конденсата или воздуха, смотровыми люками и отверстием, через которое проходит вал резательного устройст­ва. В случае резки гранул в воде ка­меру снабжают термопарой для конт­роля температуры ` конденсата.

Ножевая головка служит для креп­ления и вращения режущих ножей, количество которых может изменять­ся от 2 до 24. Геометрическую форму ножей и угол их наклона к решетке подбирают в зависимости от марки перерабатываемой пластмассы и спо­соба охлаждения гранул. Ножи изго­товляют из износостойких марок ста­лей с твердостью (HRC) на 2—10 единиц ниже твердости фильеры. Привод резательного устройства обеспечивает плавное регулирование частоты вра­щения ножей в интервале от 0 до 3000 об/мин.

Для изменения зазора между голов­кой и фильерой резательное устройст­во снабжено механизмом грубой и тонкой (индикаторной) регулировки. От величины зазора в значительной мере зависят долговечность ножей и фильеры, а также форма гранул.

Для резки охлажденных в воде жгутов или полос применяют приемно-гранулирующее устройство, в которое входят: гранулирующая головка, вен­тилятор с воздуховодом, поддержива­ющие и направляющие ролики и элек­тропривод. Гранулирующая головка состоит из фрезы, тянущих роликов, подающих жгуты к фрезе, и системы передач. Частота вращения роликов и фрезы плавно регулируется в диапа­зоне 1 : 10, что позволяет получать гранулы заданных размеров при раз­ной производительности червячного пресса.

При горячей резке на решетке гра­нулы охлаждаются воздухом, смесью воды и воздуха или конденсатом. При охлаждении и подсушке гранул воз­духом или водно-воздушной смесью используют вентилятор с электропри­водом, систему воздуховодов с цик­лоном или виброконвейер. Виброкон­вейер представляет собой вертикаль­ную трубу, наружная спиральная по­верхность которой является рабочей. По бокам конвейера, под углом к его вертикальной оси укреплены два виб­ратора, под действием которых грану­лы поднимаются по спирали вверх, обдуваются воздухом, охлаждаются и высушиваются. Грануляторы с воз­душным охлаждением компактны, не требуют дополнительных устройств для досушки гранул, позволяют до­стичь высокой производительности без значительного увеличения занимаемой площади. К недостаткам такой схемы гранулирования следует отнести час­тичную неоднородность формы и раз­меров получаемых гранул, возмож­ность их слипания.

При охлаждении гранул в воде (рассмотренный способ охлаждения гранул рекомендуют для грануляторов с производительностью более 700 кг/ч) в систему охлаждения гранулятора входят сборник конденсата с подогре­вателями, насосы с электроприводом для перекачки конденсата через теп­лообменник из сборника в камеру рез­ки, трубопроводы (с фильтрами предварительного разделения конденсата и гранул), по которым гранулы транс­портируются водой к виброситу или центрифуге.

В некоторых грануляторах с резкой гранул на решетке применяют охлаж­дающее устройство типа «водяного кольца», состоящего из соосно распо­ложенной по отношению к гранулиру­ющей головке трубы, к которой сна­ружи по касательной приварены с двух сторон патрубки для воды, а с торцов — кольца. Вода под давлением поступает через один из патрубков внутрь трубы и, перемещаясь в ней по спирали, захватывает горячие грану­лы, отбрасываемые вращающимися ножами и уносит их через второй пат­рубок к устройству для обезвожива­ния. Охлаждающая труба расположе­на на подвижной станине и может перемещаться по отношению к грану­лирующей головке.

Для охлаждения жгутов или листов используют устройства в виде ванны, наполненной водой. Ванну устанавли­вают на стойке с винтами для переме­щения ее по высоте и снабжают пат­рубками для подачи и слива воды, гребенками для фиксации жгутов вдоль ванны и по высоте, а также трубой с отверстиями для досушки воздухом жгутов, выходящих из ван­ны к приемно-резательному устрой­ству.

Оборудование

для производства листов

В процессе экструзии листов расплав полимера, выдавливаемый из червяч­ного пресса через фильтр в плоскоще­левую головку, выходит из нее в виде плоской ленты, которая поступает на гладильный каландр для окончатель­ной калибровки, глянцевания и час­тичного охлаждения. После выхода из каландра лента перемещается обрези-ненными валками тянущего устройст­ва по рольгангу, где окончательно ох­лаждается, и поступает на резатель­ное устройство для разрезания на листы, которые укладываются в пачки.

Тонкие листы (толщиной от 0,5 до 1,5 мм) изготовляют на оборудовании для производства толстых пленок. Экструдируемые листы толщиной до 25 мм и шириной до 3 м после каланд­ра охлаждаются в водяной ванне или орошением водой. Для снятия напря­жений в толстых листах применяют термостабилизирующие камеры.

Листы из нескольких слоев (двух-четырех) одинаковых или различных термопластов получают на технологи­ческих линиях, в которых одну общую головку питают несколько экструде-ров. Для уменьшения ширины уста­новки и облегчения обслуживания го­ловки червячные прессы устанавлива­ют на подвижных опорах под углом в плане от 20 до 60°. Расплав поступает в головку через распределитель, пово­ротом которого можно варьировать расположение слоев различных термо­пластов в комбинированном листе. При пуске установки вначале включа­ют червячный пресс, который подает материал для формования наиболее толстого слоя, затем в головку после­довательно экструдируются материа­лы, образующие остальные слои. Тол-шина каждого слоя зависит от произ­водительности соответствующего экст-рудера. Производительность линии определяется производительностью червячного пресса, выдавливающего наиболее толстый слой; частоту вра-шения червяков остальных прессов.

выбирают в соответствии с толщиной формуемых слоев.

В состав технологических линий для производства листов входит: червяч­ный пресс, фильтр, головки, гладиль­ный каландр, рольганг, устройства дли обрезки кромок и поперечной резки листа, камера стабилизации, система нагрева и охлаждения, система управ­ления приводами со шкафами управ­ления, пульт управления, средства контроля размеров листа.

В зависимости от вида термопласта и толщины листа применяют гладиль­ные каландры с двумя-четырьмя вал­ками, диаметром от 200 до 800 мм и длиной, равной 3,6—7,0 D (D — диа­метр валка).

Длина рольганга, в зависимости от толщины экструдируемого листа из­меняется от 3,5 до 12 м. При ороше­нии листов водой над рольгангом устанавливают форсунки для ее рас­пыления.

Резательное устройство представля­ет собой ножницы гильотинного типа или дисковую пилу, которая в процес­се резки передвигается синхронно с разрезаемым листом и возвращается в исходное положение с помощью соот­ветствующих систем управления. Пе­ремещаемый транспортером лист пос­ле окончания резки сбрасывается в приемный контейнер этим же транг портом, работающим при этом с повы­шенной скоростью.

Для измерения толщины листа ли­нии оснащают различными толщино­мерами.