Варианты калибрования профилей: а – дорном (внутреннее); б – воздухом; в – вакуумированием; г – роликом

Длину участка калибрования рассчитывают с учетом режима охлаждения. При калибровании профилей кольцевого сечения по наружному диаметру и охлаждении водой она составляет до 20 диаметров. Изменение размеров сечения профильного изделия связано не только с уменьшением температуры, но и со структурными превращениями полимерного материала. Кроме того, теплофизические свойства полимеров также могут сильно зависеть от температуры и состояния. Это учитывают при уточненных расчетах калибрующих устройств и режимов калибрования.

Удовлетворительная работа калибрующего инструмента зависит от того насколько верно определены его основные размеры, т.е. длина и конфигурация поперечного сечения. Толщина отвержденного слоя в калибрующем устройстве зависит от времени пребывания профиля в этом устройстве, а, следовательно, от его длины. Т.о., задача нахождения требуемой длины калибрующего устройства должна состоять из следующих основных этапов: Т.о., задача нахождения требуемой длины калибрующего устройства должна состоять из следующих основных этапов: определение необходимой толщины отвержденного слоя из условия его прочности и затем определение длины устройства, обеспечивающую указанную толщину слоя.

Наибольшее силовое воздействие на откалиброванный профиль оказывает давление воздуха и тянущее усилие. Для трубы условие прочности при действии внутреннего давления воздуха:

Под действием тянущего усилия:

p – внутреннее давление воздуха; D – наружный диаметр трубы; N – тянущее усилие; П – периметр поперечного сечения изделия; S^* - необходимая толщина отвердевшего слоя (обычно 0,2 – 0,7 S).

Взаимосвязь между толщиной отвержденного слоя на выходе из устройства и длиной калибра определяется уравнением теплопроводности:

T - температура; V – скорость протягивания; а – температуропроводность полимера;

Как видно из рисунка в охлаждаемом изделии имеются области отвердевшего Т<Тg и неотвердевшего Т>Тg полимера с поверхностью раздела между ними Т=Тg, где Тg – температура стеклования (кристаллизации) полимера. Координата уg поверхности раздела монотонно уменьшается с ростом x. Причем согласно условию прочности отвердевшего слоя при x=L она должна быть равна S^*. Решая выше приведенное уравнение при определенных граничных условиях, получим формулу для определения минимально необходимой длины калибрующего устройства:

Фильтры

Фильтрующие элементы устанавливаются непосредственно перед входом в головку и предназначены для очистки расплава от различных твердых включений. Необходимое качество очистки расплава зависит от требований к изделию. В соответствии с этим используются фильтрующие сетки с различным размером ячеек. В процессе работы фильтрующие элементы засоряются, поэтому требуется их периодическая замена. К фильтрам предъявляются следующие требования:

1) Обеспечение необходимого качества очистки расплава;

2) Минимальное гидравлическое сопротивление;

3) Замена без остановки процесса;

4) Минимальные пульсации и изменения расхода расплава при замене, постоянство расхода в процессе эксплуатации;

5) Минимальные потери расплава при заменах.

Второе требование обязательно не во всех случаях. При эксплуатации головок с малым гидравлическим сопротивлением, увеличение его посредством ввода фильтра даже необходимо для обеспечения работы экструдера в удовлетворительной области его рабочей характеристики. Однако для головок способных работать в этой области и без дополнительного сопротивления введение фильтра приводит к смещению рабочей точки вправо, т.е. к нежелательному уменьшению производительности.

Четвертое требование определяется тем, что как пульсация так и монотонное изменение расхода приводят к соответствующему отклонению толщины экструдируемого изделия от требуемого значения, что может привести к забраковке всей партии изделий.

В настоящее время существует несколько конструкций механизмов для замены фильтрующих элементов. Наиболее распространенной является рамочная двухсекционная конструкция, которая перемещается с позиции на позицию гидравлическим или механическим приводом.

Гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента можно уменьшать, увеличивая площадь фильтрации, однако она ограничена площадью отверстия цилиндра экструдера. Поэтому обычно применяются фильтры с крупноячеистыми сетками. Тонкая очистка расплава значительно увеличивает удельное гидравлическое сопротивление.