Áttekintés
Az extrudálási eljárások a teljes, sokoldalú műanyagfeldolgozási technikák előnyeit kínálják, amelyek gazdasági jelentőségükben felülmúlhatatlanok bármely más eljárásnál. Világszerte az extrudersorok a műanyagok legnagyobb átalakítói, és a műanyagipar legfontosabb gyártógépeinek tekinthetők.
EXTRUDER TÍPUS ÉS FELÉPÍTÉS
Számos különböző típusú extruder létezik, amelyeket a műanyagok és termékek széles választékának előállítására terveztek. Széles körben használják az egycsigás extrudereket és a kétcsigás extrudereket.
1.1 Extruder kúpos ikercsavarokkal
1.2 Extruder egycsavarral
Az extruder méretének és hajtómechanizmusának megválasztásakor a következőket kell figyelembe venni:
Az értékelendő csavarsebesség-csavarozási tartomány a következőket tartalmazza:
(1) a szükséges csavarsebesség-tartomány;
(2) az a követelmény, hogy a csavar sebességének fokozatmentesen változtathatónak kell lennie, és bizonyos sebességszinteket vagy több tartományt igényelhet;
(3) a meghajtótól szükséges maximális teljesítmény a feldolgozandó műanyag alapján;
(4) kapcsolat szükséges a csavar fordulatszáma és a csavartengely nyomatéka között;
(5) hogy a gépet egyetlen vagy több termékhez kell-e használni. A hajtások motorból vagy szíjhajtásokból állnak, amelyek rendszerekkel, például kettős redukciós sebességváltókon keresztül kapcsolódnak a csavarokhoz. A kisebb gépekhez szíjhajtásokat használnak. A hajtások leegyszerűsítik a nagy motorfordulatszámok alacsonyabb fordulatszámokká és a csavarok működtetéséhez és vezérléséhez szükséges nagy nyomatékokká való átalakítását.
EXTRUDER MŰKÖDÉSE
A gép működése három szakaszban történhet. Az első szakasz az extruder működtetését igényli a bemelegítéshez a fel- és lefelé irányuló berendezések működési beállításaival. A következő lépésben meg kell határozni a szükséges feldolgozási feltételeket, hogy a termékkövetelményeket a legalacsonyabb költségek mellett teljesítsék. Az utolsó szakaszt a teljes vonal finomhangolásának és problémamegoldásának szentelik. A sikeres működés számos részletre fokozott odafigyelést igényel, például az olvadék minőségére, az olvadáshoz megfelelő hőmérsékleti profilra, amely nem rontja le a műanyagot, minimális selejt előállítására, valamint az indítási és leállítási eljárásokra, amelyek nem vagy minimalizálni)
lebontja a műanyagot. Az 1.8. ábra hőmérsékleti példákat mutat be
profilok különböző műanyagokhoz.
MŰANYAG FELDOLGOZÁSA
Az extruder csigás szállítószalag és kompresszor kombinációja. Szállítószalagként mechanikusan úgy működik, mint "csavarja" magát hátrafelé. Mivel maga a csavar egy helyen marad, a műanyag végzi a mozgást, és kiszorul a szerszámon keresztül. Mivel a műanyag viszkózus és súrlódási ellenállást fejleszt ki az áramlással szemben, a csavar elfordításához erőre van szükség. Kompresszorként a csavar kezdetben a tömör műanyagot (pellet stb.) mozgatja, majd fokozatosan a műanyag megolvad. A szilárd állapotban sűrűbb, különösen a kristályos műanyag; ezzel a műanyag légterek léteznek, aminek következtében alacsony a térfogatsűrűségük (tömeg/térfogat). A csavar összenyomja a tömör műanyagot. Ennél a nyomásgyakorlásnál a levegő általában a legkisebb ellenállási utat veszi be, és visszaszorul az adagolónyílásból. Ha levegő marad az olvadékban, az felszabadulhat, amikor az olvadék kilép a szerszámból anélkül, hogy a termék megsérülne, vagy szennyeződésként a termékben maradhat.
EXTRUDER FŰTÉSI ÉS HŰTÉSI PROFIL
Példák olvadékhőmérsékletre extruderben
A műanyag lágyítására szolgáló hőt kétféleképpen biztosítják: külső hengermelegítés és belső súrlódási erők hatására, amelyek a műanyagon a fémhordóban lévő fémcsavar hatására jönnek létre. Az ilyen súrlódási hő mennyisége érezhető. Sok extrudálási műveletben ez jelenti a műanyagba juttatott teljes hő nagy részét. Elektromos áram, folyadék, például gőz, vagy forró olaj használható. Általában előnyben részesítik az elektromos fűtést, mert ez a legkényelmesebb, gyorsan reagál, a legkönnyebben beállítható, könnyen tisztítható, minimális karbantartást igényel, sokkal nagyobb hőmérsékleti tartományt fed le, és általában a legolcsóbb a kezdeti befektetések szempontjából.
SEGÉDESZKÖZÖK
A szerszám után különböző típusú felszálló berendezéseket használnak a különböző termékkövetelmények kielégítésére. Ide tartoznak a méretezési szerelvények, hűtőtartályok, tekercselő eszközök, vonalsebesség-szabályozások (mechanikus, elektromos és/vagy hangos), feszességszabályzók (hajlítók stb.), húzóeszközök (hernyó, szorítóhengerek, ellentétes mozgó szalagok stb.), soros vágógépek, gyűjtőberendezések (vályúk, tartályok, targoncák stb.), utóformázás, gyors felszálló tekercsek stb.
ENERGIATAKARÉKOSSÁG
1.3. ábra Példák az extruder energiaveszteségére
Az elhasznált vagy elveszett energia vizsgálatakor a teljes gyártósoron használt berendezéseket, valamint a műanyagot is figyelembe veszik. POLYTECH üzemi gépeink folyamatosan törekszenek az energiafogyasztás és az energiaveszteség csökkentésére. Az 1.3. ábra az
egy példa arra, hogy hol keletkezik energia/hőveszteség az extruderből.
Más anyagokkal összehasonlítva a műanyagoknak van a legalacsonyabb fajlagos energiaigényük a gyártáshoz (1.4. ábra), a gyártási termékekhez, és a legalacsonyabb az újrahasznosítási energiafelhasználásuk. Az energiatakarékosság az extrudálásban, valamint a teljes műanyagiparban több szempontból is szóba jöhet, a műanyaggyártástól a feldolgozáson át a termékek újrahasznosításáig. Gyakorlatilag minden értékelésnél a műanyagok felhasználása energiamegtakarítást vagy csökkentést tesz lehetővé. Az autókban, repülőgépekben és más közlekedési eszközökben a műanyagok növekvő használata csökkenti a tömeget és az üzemanyag-fogyasztást; példa erre a kis whisky cseréje
A repülőgépek fedélzetén lévő palackok extrudált, fúvott műanyag palackokat használnak üveg helyett, ami sok üzemanyag-energia megtakarítást eredményez. A műanyagok felhasználása az építőiparban a szigetelési előnyök révén energiát takarít meg. Ezenkívül a könnyebb műanyag termékek szállítása energiát takarít meg.
1.4. ábra Különböző anyagok energiaigénye.
ELŐRELÉSEK AZ EXTRÚZÁSI FOLYAMATBAN
Ettől kezdve a műanyagok fejlődését az extrudáló berendezések fejlődése követte. Mindezzel a tevékenységgel a Polytech Plastic Machinaery Co., Ltd. kiterjedt munkát végzett a reológia és a termodinamika területén a műanyagok és más anyagok extrudálási folyamatának jobb megértése érdekében. Az eredmények tovább növelik a termelési sebességet, növelik az extrudálási változók feletti kontrollt és/vagy csökkentik a költségeket. A főbb fejlesztések továbbra is a meglévő extrudálási módszerek finomítására irányulnak.