Extruder: ce este, pentru ce este proiectat?

Informații generale

Extruderul este o mașină, care transformă materiile prime sub formă de particule fine într-o topitură de o anumită formă. Granulele, pulberea, diferitele paste sau resturi pot fi folosite ca particule de acest fel.

Procesul constă în trecerea materiei prime printr-o unealtă specială de formare (cap de extrudare, spinneret). Forma produsului finit este determinată de un dispozitiv de calibrare cu o anumită secțiune transversală. Aceasta va depinde de tipul de orificiu din dispozitivul de formare. Dacă este un slot, ieșirea va fi o foaie de material, dacă inelul, atunci produsul va avea forma unei țevi.

Procesul care are loc cu utilizarea acestui echipament se numește extrudare. În funcție de designul mașinii este împărțită în mai multe tipuri:

• formare albastră rece, în care materialul are doar un efect mecanic;
• extrudare termică, constând în transformări mecanice, care sunt însoțite de tratament termic;
• Formarea la cald este un proces de mare viteză, implicând utilizarea unor temperaturi și presiuni ridicate.

aplicații

Tehnologia de fabricare a produselor prin extrudare și-a găsit aplicarea în zonele descrise mai jos.

• Industria chimică. Această zonă implică fabricarea produselor polimerice (cauciuc, plastic etc.), precum și producerea de ferite. În același timp, compoziția chimică a materiilor prime utilizate rămâne neschimbată, extruderul fiind conceput în primul rând pentru a obține forma dorită a produsului final. Prin urmare, setările acestor echipamente sunt relativ simple.
• Industria alimentară. Extrudarea poate fi de asemenea utilizată în producția de produse alimentare. De obicei, este un proces mai complex decât în ​​exemplul anterior. setări hardware asumă o schimbare subtilă de indicatori de temperatură, viteză, presiune, având ca rezultat modificări ale caracteristicilor și proprietăților materiilor prime inițiale, de exemplu, denaturarea proteinei, clivajul carbohidrat sau gelatinizarea amidonului.

Clasificarea echipamentelor

Lumina a văzut primul extruder în secolul al XIX-lea, iar până în anul XX au existat multe modificări ale acestui echipament. Extrudere moderne au mai multe clasificări. Prin tipul dispozitivului de transport, acestea sunt împărțite în următoarele tipuri:

• singur șurub;
• twin-șurub;
• multi-șurub;
• disc;
• piston;
• combinate.

Prin amplasarea șuruburilor:

• paralel;
• conic.

Prin frecvența de rotație:

• normale;
• De mare viteză.

În direcția de rotație:

• co-regizat;
• în sens opus.

Principiul de funcționare

Un încărcător special plasează materia primă în buncărul mașinii. Această lucrare poate fi efectuată manual. În acest caz, granulele se umple în buncăr. Din buncăr sunt împinși în zona de alimentare, iar de acolo - în cilindrul de plastifiere. Pe drumul de deplasare a materiilor prime sunt amestecate pentru uniformitatea viitoarei topiri și, de asemenea, este expus la temperaturi și presiuni ridicate ale elementelor de extrudare. La ieșire, prin topire, se obține o masă transparentă vâscoasă, mărită în volum prin întindere.

Dacă extruderul este disc, atunci ca dispozitiv de transport utilizați două discuri, unul dintre ele fiind staționar, iar celălalt se rotește continuu. Materiile prime care intră în gaura discului static sunt amestecate și omogenizate. Echipamentul dotat cu un astfel de dispozitiv este perfect pentru a face amestecuri omogene.

Extruderul cu pistoane este caracterizat de productivitate scăzută, prin urmare utilizarea sa este limitată în principal de fabricarea țevilor. Principiul muncii este în extrudarea materialului de către piston, care dă produsului finit forma necesară.

Pentru toate aceste scopuri, un extruder nu este suficient. Pentru a stabili producția în masă și a obține un produs de calitate, trebuie să utilizați mașini sau dispozitive suplimentare. Toate împreună vor forma o linie de extrudare.

Astfel, este posibil să se obțină nu numai topi, dar, de asemenea, să-l transforme direct în produsul finit, de exemplu, film de ambalare, țevi din plastic sau profile din PVC.

Dispozitiv extruder

Dispozitivul unui astfel de echipament este cel mai convenabil pentru exemplul celui mai simplu tip de mașină - extruderul cu un singur șurub, denumit și un extruder cu un singur șurub sau cu un singur șurub. Este echipat cu un singur șnec, iar mașina are un cadru sudat, în care este integrată o cutie de viteze verticală cu un rulment axial.

Un motor special este conectat la reductor prin intermediul unui cuplaj special. Astfel, este situat sub nodul de plastifiere. Încălzirea are loc prin intermediul cabinet electric, care reglează automat temperatura. Rezistența la coroziune este asigurată prin saturarea elementelor de extrudare cu vapori de azot. Din acest motiv, acestea nu sunt eșuate și sunt destul de durabile.

În plus față de cele de mai sus, un dispozitiv este conectat la cadru, permițând controlul asupra procesului de producție. Acestea sunt controlate de panoul operator. Datorită dimensiunilor compacte ale dispozitivului rezultat, burghiul poate fi introdus direct în arborele de ieșire al reductorului.

Procesul de degazare

O etapă importantă de producție este degazarea. Materia primă prelucrată de extruder nu este întotdeauna ideală, conține impurități, umiditate excesivă și aer. Pentru a se asigura că calitatea materialului nu scade din cauza imperfecțiunii granulelor, se efectuează un proces de degazare în mașină. Se compune din evaporarea apei, solventul rezidual și monomerii din materia primă sub influența temperaturilor ridicate sau a unui vacuum artificial creat. Procesul se efectuează fie printr-un șurub, dacă este prevăzut numai un șurub în echipament, fie printr-o cameră specială, dacă se ia în considerare un extruder cu mai multe șuruburi.

Rolul șurubului

Motorul are mai multe funcții, în funcție de care cilindrul poate fi divizat în mod condiționat în mai multe zone importante:

• În zona de alimentare, materia primă este compactată prin intrarea în zona șuruburilor, dar rămâne încă solidă;
• în zona de plastifiere, peleții se topesc, se amestecă și se presează sub presiune pentru a propulsa în continuare șurubul;
• în zona de dozare, materialul constând dintr-un amestec de granule de topire cu un solid, este amestecat până la uniformizare și intră în scula de formare.

Toate procesele apar în timpul încălzirii, a căror temperatură poate varia de la zonă la zonă. Calitatea materialului rezultat va depinde de condițiile și de caracterul complet al trecerii materiilor prime ale etapelor enumerate.

Avantajele extruderelor cu un singur șurub și cu șuruburi twin-screw

Caracteristica principală a mașinii este numărul și tipul șuruburilor. Cel mai obișnuit tip este un extruder cu un singur șurub. Este ușor de întreținut în comparație cu alte tipuri de mașini. Pentru funcționarea sa este necesar un singur operator, deoarece toate controalele importante sunt localizate într-un singur loc. Dar dacă mașina face parte dintr-o linie extrudată mare, poate fi necesar un lucrător auxiliar. Numărul final de operatori și lucrători este determinat de obiectivele tehnologice și de producție.

Un alt avantaj important al unui extruder cu un singur șurub este ușurința de transport. Poate fi transportat dintr-o producție în alta sau reinstalat într-o locație nouă.

Dar, uneori, un astfel de extruder nu permite obținerea calității necesare de topire a produsului finit, iar în producție se utilizează o mașină twin-screw. Permite transportul mai bun al materiilor prime, potrivit pentru granule higroscopice. Adesea, echipamentul cu două șuruburi are o funcție de autocurățare, care este, de asemenea, convenabilă pentru funcționare.

Operatori sarcini

Mașinile moderne sunt echipate cu toți senzorii pentru a ajusta condițiile optime pentru obținerea filmului de înaltă calitate. Cu toate acestea, problema operatorului este de a configura corect toți parametrii și de a le menține pe parcursul întregului proces. Condițiile specifice de lucru depind de tipul de materiale produse, dar există mai multe criterii care sunt cele mai importante. Acestea vor fi descrise mai jos.

Controlul temperaturii

Operatorul trebuie să controleze procesul de transformare a granulelor într-o topitură gata. În acest sens, se efectuează, în special, monitorizarea funcționării automatizării termice. Sistemul trebuie să asigure menținerea temperaturii necesare atât în ​​fiecare dintre zonele de lucru ale extruderului, cât și în elementele sale, dintre care cele mai importante sunt capul și filmele de filetat. Fiecare site are un dispozitiv propriu, care vă permite să reglați în mod optim funcționarea mașinii și să obțineți cel mai bun material în ceea ce privește uniformitatea, forma și alte caracteristici. Dar pentru cel mai bun rezultat, aveți nevoie de experiența și responsabilitatea operatorului care poate urmări citirile instrumentelor și le poate ajusta.

Reglarea rotației șurubului

Șnecul este un element important în funcționarea extruderului. Acesta joacă un rol deosebit de important atunci când mașina intră în linia de extrudare, destinată producției de țevi sau ambalaje flexibile. Amortizoarele de barieră sporesc productivitatea și obțin o calitate superioară a produsului final. Acțiunea lor este de a separa materia primă de topitura finită.

Acest lucru se face prin împărțirea burghiului în două zone folosind turnul suplimentar construit în el. La începutul liniei de trecere a granulelor, un compartiment mai mare este luat de la acestea, aproape de capătul canalului, polimer topit, creșteri de volum, în timp ce materialul este mai puțin folosit pentru a se topi. Astfel, aceste două facțiuni nu se intersectează unul cu celălalt, ci curg ușor în celălalt.

În funcție de tehnologia de producție, burghiele pot avea un diametru și o viteză diferită. Operatorul monitorizează ultimul parametru datorită funcționării convertizoarelor de frecvență. Cu cât este mai mare viteza de rotație, cu atât este mai mare productivitatea extruderului. Totuși, acest parametru trebuie ajustat cu atenție, pentru a nu reduce calitatea produsului. Convertoarele perfecte pentru instrumente vă permit să treceți rapid de la viteze mici la înalte și, invers, fără etape intermediare.

Schimbarea diametrului și a formei

Tăierea omogenă, care constituie baza viitorului produs, trece prin găuri speciale. Ele îi dau forma corectă, de exemplu, inele. Operatorul trebuie să stabilească diametrul necesar al acestui inel, astfel încât topitura să aibă forma unei țevi cu dimensiuni specificate. Această formă se poate schimba sub influența aerului comprimat. Astfel, este posibil să se ventilator topitura chiar mai mult, și puteți trimite-l la decalajul dintre rolele ale ascensorului care va duce la prăbușirea materialului și sedimentarea acestuia în partea de jos a aparatului, sub forma unui manșon.

Materialul rezultat poate fi tăiat din una sau din ambele părți prin pliere. Cu ajutorul cuțitelor speciale, este posibilă tăierea produsului rezultat după trecerea procesului de uscare în bucăți mici.

demnitate

Extruderul are un nivel ridicat de productivitate combinat cu costuri de operare reduse. Pentru funcționarea completă a acestor echipamente nu este nevoie de un număr mare de personal de întreținere și de o cunoaștere aprofundată a proceselor chimice. Este ușor de instalat și de rulat. Când este folosit corect, mașina nu necesită reparații frecvente. Posibilitatea de ajustare a diferiților parametri ai extruderului permite obținerea de materiale de înaltă calitate de diferite grosimi și lățimi, care sunt necesare producătorului.