Экструзия пластмасс: поведение материалов, оборудование и контроль процессов

Для максимизации производительности или, по крайней мере, удовлетворения требований к производительности экструдированных пластмасс, а также для минимизации затрат на экструзионную продукцию важно понимать особенности обработки различных пластмасс. При производстве различных экструдированных изделий могут использоваться определенные пластмассы. Понимание таких факторов, как их реологическое поведение и поведение при разложении, а также проблем, которые могут возникнуть, дает информацию, которая облегчит экструдирование продуктов.

После головки экструдат (расплав) калибруется, охлаждается и упаковывается с помощью множества вспомогательных устройств, включая вакуумные калибраторы, резервуары для воды, охлаждающие валки, тянущие устройства, резаки и намоточные устройства. Перед матрицей между экструдером и матрицей можно установить насос расплава для получения более однородного экструдата. Точный выбор и расположение этих составных частей экструзионной системы будет зависеть от конечного продукта и требований к допускам, которые необходимо соблюдать.

На выходе из экструдера экструдат (расплав) вытягивается с помощью тянущего устройства или другого устройства, на этом этапе он подвергается охлаждению, обычно с помощью устройства с водой и/или продувкой воздухом. Это важный аспект последующего контроля, если существуют жесткие требования к размерам или желательно сохранение пластика. Цель процессора — определить допуск, необходимый для скорости извлечения, и убедиться, что нижестоящее оборудование соответствует общим требованиям линии. Даже если жесткие требования к размерам не требуются, существует вероятность того, что лучший контроль скорости вытягивания позволит обеспечить более жесткие допуски, так что произойдет снижение производительности материала, что приведет к снижению стоимости продукта.

Практически все экструдеры используют в своих пластификаторах шнеки для плавления пластмасс. Однако плунжерная система, популярная уже более ста лет назад, используется для обработки пластмасс, которые невозможно расплавить с помощью шнека. По существу плунжерные устройства являются устройствами периодического действия, и хотя можно добиться постоянной производительности за счет последовательной работы двух и более плунжеров, практически для всех ТП этот метод практически не имеет значения. Поршень используется для обработки пластмасс, которые почти не плавятся. Другой вариант — ротационный экструдер, устройство, в котором для создания сдвига используются вращающиеся диски или роторы. Однако экструзия TPS почти полностью зависит от вращающегося шнека как устройства подачи расплава.

ТПС характеризуются низкой теплопроводностью, высокой удельной теплоемкостью и высокой вязкостью расплава. Приготовление однородного гомогенного расплава и его доставка при достаточном давлении и постоянной скорости могут создать значительные проблемы, если не будут обработаны должным образом. Основными вариантами экструдеров являются одношнековые и двухшнековые. Из них одношнековый экструдер на сегодняшний день является наиболее универсальным и популярным в использовании.