Список тематических статей

Линия экструзионная

Общие сведения

Экструзионной линией называется система, состоящая из нескольких единиц оборудования, способная производить изделия из полимеров медом экструзии. Такая линия, как правило, состоит из одного или нескольких экструдеров, формующего инструмента (адаптера, фильеры, экструзионной головки) и комплекта прочего оборудования, вместе называемого в иностранной литературе «downstream», по-русски «постэкструзионная линия» а на российских производствах просто «хвост».

Экструзионные линии применяются для производства «бесконечных» изделий путем выдавливания расплава полимера через фильеру необходимого профиля с последующей резкой на отрезки или намоткой в рулоны, бухты. Таким способом изготавливают, например пленки, листы, трубы, профили и т.д.

Рис.1. Пример высокопроизводительной линии производства рукавной пленки

Технологический состав

В экструзионную линию помимо экструдера и формующего инструмента могут входить: калибраторы, охлаждающие ванны, маркирующее устройство или принтер, тянущее устройство, наматывающее оборудование, пила для резки, устройство для укладки, более узкоспециальное оборудование (каландр, толщиномер, различные штампы, приемное устройство и т.д.). Все перечисленные узлы и агрегаты на современных производствах в состав одной линии не входят, они используются в зависимости от типа изделия, его размеров, вида полимерного сырья и т.п. Рассмотрим более подробное каждую из возможных составных частей. 

1. Экструдер.

Основное назначение экструдера можно описать как «плавление и продавливание полимера под постоянным давлением в формующий инструмент». Экструдеры подавляющего большинства применяемых на сегодняшний день линий делятся на одношнековые и двухшнековые. Таким образом, основными составными частями экструдера являются станина, материальный цилиндр, один или два шнека (червяка) с электроприводом вращения, набор электронагревателей и система контроля и регулировки температуры экструзионного цилиндра. Экструдер может быть оснащен дополнительными устройствами для улучшения процесса экструзии, например системой вакуумной дегазации, насосом и фильтром расплава полимера.

2. Формующий инструмент.

Фильера и экструзионная головка – это инструмент, определяющий какое именно изделие экструдируется на линии. Головка, как правило, также, как и экструдер, имеет встроенную систему обогрева. Качество исполнения формующего инструмента во многом определяет производительность и качество готовой продукции. Экструзионные головки по назначению делятся на плоскощелевые (листы и пленки), кольцевые (пленки и трубы), профильные и прочие.

3. Калибратор.

Для окончательно придания формы и размеров полимерному продукту при экструзии применяют систему калибраторов. Как правило, калибраторы представляют из себя некое продолжение формующего инструмента, куда попадает отформованное в головке изделие, охлаждаясь и фиксируя свою геометрию. Кабилибраторы могут быть «сухого» (при отсутствии контакта с охлаждающей жидкостью) и «мокрого» (при наличии контакта) типа. Экструзионные изделия обычно калибруют по наружному размеру, для чего в калибрующих устройствах применяется вакуум.

4. Охлаждающие ванны.

Ванны охлаждения необходимы для понижения температуры отформованного изделия для безопасной с точки зрения его дальнейшей обработки, протяжки, резки и т.п. Ванн может быть несколько, причем первая, как правило, объединена с калибратором. Охлаждение экструдируемого изделия в ваннах препятствует его дальнейшему короблению и прочим температурным деформациям, например утяжинам.

5. Тянущее устройство.

Устройство вытяжки или протяжки имеет важную роль в процессе экструзии, т.к. вместе с непосредственно экструдером регулирует скорость работы всей линии. В случае неправильной работу тянущего устройства система может начать либо пульсировать, передавливать полимерную массу (в случае низкой скорости), либо экструдат может быть оборван, и работа линии нарушена (при слишком высокой скорости протяжки). Для труб, профилей и лент тянущее устройство обычно представляется собой два кольца из траков, обхватывающих изделие сверху и снизу.

6. Наматывающее или отрезное устройства.

В зависимости от экструдируемого изделия существует два основных типа окончательного его оформления в товарный вид. В случае пленок, лент, штангов, тонких труб и т.п. в состав линии устанавливают наматывающее устройство. В случае листов, профилей, труб большого диаметра – работает отрезное устройство, разделяющее готовый продукт изделие на мерные отрезки. 

Рис.2. Простейшая установка с тянущим и намотчиком. 

Применение

Все экструзионные полимерные линии объединяет единый технологический процесс производства изделий. Тем или иным способом пластик в виде гранул или порошка поступает через загрузочное отверстие в материальный цилиндр экструдера, нагревается и плавится там, проходит под давлением, создаваемом шнеком через зазор в формующем инструменте, калибруется и охлаждается, протягивается и принимает окончательный вид.

Важно, чтобы все основные узлы работали в синхронном режиме. Такой режим достигается и стабилизируется на этапе запуска линии в работу, который обычно составляет несколько часов.

В случае применения нескольких экструдеров в составе одной линии применяется процесс коэкструзии или соэкструзии. Такие системы обычно работают с несколькими экструдерами, но одним, хотя и довольно сложным, формующим инструментом и «хвостом» и называются коэкструзионными.

По производительности серийные экструзионные линии варьируются от установок, перерабатывающих несколько килограммов полимера в час, до гигантских систем, перерабатывающих несколько сотен килограммов материала в час. Средняя экструзионная линия для производства пластмассовой продукции может изготовить порядка 30-300 кг/час продукции. Скорость экструзии зависит от производительности экструдера и типа выпускаемой продукции и в случае тонкостенного изделия (пленка, трубка, полоса) на производительных линиях может составлять сотни метров продукта в минуту.