Список тематических статей

Соэкструзия

Понятие и общие сведения

Соэкструзией или коэкструзией называется технология производства пластмассовых изделий, разновидность экструзии. При ее использовании расширяются возможности применения профильно-погонажных изделий ввиду совмещения в их конструкции полимерных материалов, обладающих разными индивидуальными особенностями.

Большая часть соэкструзионных изделий обладает конструкцией, в которой различные полимеры или один полимер разных марок или цветов, располагаются по сечению изделия слоями. Как правило, каждый слой отвечает за одно или несколько эксплуатационных и технологических особенностей продукта. Уровень технологии пластиковых изделий на сегодняшний день достиг высокой степени развития. Полимерное изделие должно быть одновременно легким, прочным, иметь длительный срок эксплуатации и привлекательность, зачастую обладать определенным отношением к газо- водопроницаемости и способностью к переработке на высокопроизводительном оборудовании.

Соэкструзия – очень популярный метод производства пленок, листов, строительных профилей, реже труб. Соэкструзионные пленки с числом слоев от 3 до 11, или даже больше, применяются главным образом в упаковке продуктов питания. 

Технологические основы

Одна из важнейших особенность соэкструзии, как метода производства погонажных изделий из полимеров, заключается в ее экономичности. Это одностадийный процесс, на выходе которого получается готовый технологичный материал, не требующий дополнительных операций и дальнейшей обработки, например грунтовки, окраски или склеивания.

Рис. 1. Схема сложного соэкструзионного изделия

Непосредственно соэкструзионная установка представляет собой два или несколько отдельных обычно одношнековых экструдеров, в которых осуществляется пластикация (расплавление и гомогенизация) полимеров по одному материалу в каждом экструдере. Подготовленные в экструдерах расплавы полимеров, достигшие нужной температуры и под необходимым давлением, подаются для соединения в специальную формующую головку. Профиль головки соответствует изделию, которое выпускается на такой соэкструзионной линии. Отметим, что для соэкструзии применяются гораздо более сложные формующие инструменты, чем в случае обычной мономатериальной экструзией пластмасс.

Исходя из вышесказанного, основным узлом, характеризующим технологию является формующий инструмент или соэкструзионная головка. Именно этот узел, вкупе с большим количеством экструдеров, в основном отличает процесс экструзии от соэкструзии. Остальные технологические операции – до и после формования многослойного изделия в головке и после выхода готового экструдата из нее – осуществляются по стандартным технологиям.  

Особенности формования соэкструзионных изделий

Полимеры, применяемые для коэкструзии, обладают разными температурами плавления и прочими характеристиками, например физико-механическими и тепловыми. Поэтому процесс их пластикации должен проводиться при необходимых для каждого материала условиях. Следовательно, в коэкструзионную головку эти полимеры попадают с различной температурой и вязкостью расплава. Важно, что рабочая температура инструмента как правило устанавливается, исходя из режима переработки полимера с самой высокой температурой экструзии. Таким образом, при расчете соэкструзионных процессов нужно быть уверенными, что все соэкструдируемые материалы смогут выдержать температуру в экструзионном инструменте и не будут разлагаться в процессе формования изделия.

Основными видами соэкструзионных головок в зависимости от конструкции изделия являются рукавного, плоскощелевого и трубного типа. По количеству применяемых полимерных слоев головки делятся на 2…11-слойные (в редких случаях слоев больше 11). Толщина каждого слоя в зависимости от типа изделия и его назначения может варьироваться от 2 микрометров до нескольких миллиметров.

Существует три главных метода соэкструдирования многослойных пленок:

1. 1. Соединение слоев до попадания в головку.

2. 2. Соединение непосредственно в экструзионной головке.

3. 3. Соединение слоев после выхода их из головки.

Соэкструзионный формующий инструмент – является ответственным и очень точным узлом. К нему и качеству его исполнения предъявляются очень строгие требования. Главным требованием является обеспечение точной структуры изделия. Под этим обычно подразумевают отсутствие значимой разнотолщиности слоев в обоих направлениях при непрерывности готового экструдированного продукта. Также головки должны обладать достаточной степенью универсальности по типу соэкструдируемых материалов. Конструкция материальных каналов такого инструмента должна давать возможность протеканию расплавов с минимальным сопротивлением. Особенно это важно для пленочных и других головок предполагающих наличие в изделиях ультратонких слоев полимеров.

Соэкструзионные инструменты, как правило, изготавливаются из высококачественной легированной стали с высокой точностью исполнения. Эти стали должны обеспечивать работу инструмента при высоких температурах, давлениях, в условиях агрессивной химической среды. С точки зрения конструирования соэкструзионной головки, она должна разбираться и собираться для возможной чистки и проверки без серьезных затруднений. Важен и экономический аспект, то есть цена соэкструзионной головки должна быть оправданной для данного изделия и объемов производства.

При соэкструзии важно, чтобы толщины слоев каждого материала, а особенно тонкие слои, строго соответствовали заданным размерам и допускам. Наиболее точное измерение толщины слоев соэкструдата производится при помощи инфракрасных датчиков. Наиболее продвинутые из таких датчиков способны измерить слой материала толщиной порядка 1 микрометра при точности измерения в 10 нанометров.  

Применение

Как было сказано ранее, соэкструзия применяется для производства практически всех типов экструдируемых изделий в случае наличия технико-экономического обоснования именно на изделии из двух материалов, либо цветов. Однако, наибольший интерес представляет совместная экструзия полимерных пленок. Их многослойность дает возможность получать пленки с очень тонкими слоями, толщиной буквально в несколько микрометров.

Ведущей областью потребления многослойных соэкструдированных полимерных пленок является упаковочная отрасль. Больше всего ее потребляется для упаковки пищевых продуктов. Относительно новая технология позволяет получать многокомпонентные нити и волокна из соэкструдированных многослойных пленок.

Рис.2. Соэкструзионные изделия

Кроме того, технология соэкструзии часто используется для нанесении кабельной изоляции, особенно в случае ее многослойности. Соэкструдируемые листы различной ширины находят применение в автопроме, пищепроме и строительстве для дальнейшего пневмовакуумного формования высокотехнологичных деталей. Растут объемы производства соэкструзионных и, соответственно, многослойных труб, шлангов, капилляров, в частности для медицинской отрасли, а также для водоснабжения, газоснабжения и прочих трубопроводов. Соэкструзией получают армированные шланги, профили, в том числе отделочные и водосточные, а также многие другие изделия для самых разных отраслей.