Формование листовой заготовки через плоскощелевую головку

Термопласт поступает в экструдер листовального агрегата 6/1, пройдя предварительно установку подсушки гранул 5. Материальный цилиндр экструдера, щелевая го­ловка 6/2, валки сглаживающего каландра 6/3 имеют несколь­ко зон обогрева.

Червяк экструдера захватывает материал; в процессе дви­жения материала вдоль цилиндра происходит смешение, гомо­генизация и пластикация расплава, а затем его выдавливание через фильтрующие сетки в щелевую головку, предназначен­ную для формования полотна заданной ширины и толщины. Выходящее из щелевой головки полотно, пройдя глянцующее устройство, попадает на валки сглаживающего каландра. В за­висимости от поверхности последнего валка лист может иметь тисненную или полированную поверхность. После трехвалко­вого каландра полотно поступает на наклонный рольганг 6/4 для окончательного охлаждения и далее с помощью тянущего устройства 6/5 подаётся на обрезку кромок (устройство 6/6) и на поперечные ножницы 6/7 для резки на листы заданной длины. В зазор валков тянущего устройства по лицевой сто­роне полотна из рулона подается прокладочная бумага марки «А» с помощью специального устройства для прокладки лис­тов. Отрезанные на поперечных ножницах листы укладывают­ся листоукладчиком в стопу на поддоне 6/8, предварительно установленном на специальной платформе, движущейся по на­правляющим в направлении, перпендикулярном оси листовального агрегата.

После набора заданного количества листов в стопе послед­няя при помощи автопогрузчика 7 или специального манипулятора подается на разбраковку, взвешивание и упаковку.

Отходы, образующиеся при обрезке кромок (2—3%), пос­ле дробления при помощи пневмотранспорта возвращаются в загрузочный бункер листовального агрегата.

Для автоматизированных производств необходимо пред­усматривать в составе линии приборы для измерения толщины листа в процессе экструзии. Параметры процесса переработки гранулированных термопластов в листы зависят от типа термопласта (табл. IX.3).

- ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК ИЗ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ТЕРМОПЛАСТОВ

Производство пленок из гранулированных полимерных ма­териалов (полиэтилен, полипропилен, полистирол и т. д.) осуществляется в основном методом экструзии — экструзия через кольцевую головку ру­кава с последующим его пневматическим растяжением или экструзия через плоско-щелевую головку.

Полиолефины и полистирол выпускаются в гранулах раз­мером 2—6 мм. Полиэтилен выпускается без добавок (базо­вые марки и композиции на их основе, со стабилизаторами, красителями и т. д.).

При использовании в качестве сырья для производства пленок гранулированных термопластов не рекомендуется соз­давать специальные отделения подготовки сырья.

Ниже приводится описание технологической схемы производства полиэтиленовой пленки (рис. VIII.3).

Гранулированный материал из складских емкостей цент­рализованным пневмотранспортом подается в промежуточные емкости 3 объемом 3—5 м³, устанавливаемые на технологиче­ских площадках над бункерами экструзионных агрегатов в от­делениях экструзии.

Применяются различные системы контроля и управления системами пневмотранспорта, в том числе:

— подача сырья по показаниям верхнего и нижнего уров­ней в емкости (подача материала начинается при достижении запасом сырья в емкости нижнего уровня и прекращается при достижении верхнего уровня);

— подача сырья в течение определенного времени;

— подача сырья в течение определенного времени и через определенные промежутки времени.

Величина единовременной подачи, а также промежутки времени, через которые происходит подача сырья, устанавли­ваются в зависимости от производительности оборудования.

Подача добавок в емкости предусматривается пневмо­транспортом от растарочной установки небольшой производи­тельности.

Правильное соотношение основного сырья и добавок обес­печивается за счет применения многокомпонентных дозаторов, представляющих собой систему камер различного объема. На­полнение и освобождение камер многокомпонентного дозатора происходит в определенной последовательности.

Между многокомпонентным дозирующим устройством и .последующими узлами экструзионной линии необходимо поме­щать прибор для обнаружения металлических частиц 6. При наличии металлических частиц происходит отклонение транс­портирующей трубы прибора, и сырье направляется в специ­альную тару для некондиционных материалов. Следующие порции сырья при отсутствии в них металлических частиц транспортируются через указанный прибор к устройству для подогрева сырья 7.

В экструзионной линии предусматривается устройство для подогрева и подсушки гранул. Существует несколько схем включения этого устройства в линию:

— над бункером экструдера устанавливается специальная емкость с вентилятором и электроподогревателем воздуха;

— бункер экструдера делается увеличенного размера (объ­емом 0,5—1,0 м³) и к нему монтируется вентилятор и электро­подогреватель воздуха;

— система подогрева и подачи воздуха устанавливается ав­тономно; подогрев сырья осуществляется в специальной емкос­ти и в бункере экструдера.

Устройство обеспечивает подогрев воздуха до 80—100"С, а гранул полимерного материала—до 60 °С. Подогретый мате­риал поступает в загрузочную зону экструдера 8. Для получе­ния качественной продукции необходимо обеспечение следую­щих условий подачи гранул:

— охлаждение загрузочной зоны водой с постоянными па­раметрами, что обеспечивает вход в экструдер гранул с посто­янными параметрами;

— поддержание постоянной высоты столба материала над загрузочной зоной экструдера, для чего либо предусматрива­ется непрерывная равномерная подача сырья, либо устанавли­вается емкость над бункером экструдера.

Сырье захватывается червяком экструдера и транспорти­руется в результате его вращения.

В процессе движения вдоль цилиндра материал уплотня­ется, расплавляется, пластицируется и гомогенизируется. Не­обходимое тепло обеспечивается за счет электронагрева и ме­ханической энергии вращения червяка.

Расплавленный и гомогенизированный материал продавли­вается через фильтрующий пакет, за счет чего обеспечивается очистка расплава от загрязнений. Фильтрующий пакет обычно представляет собой решетку и набор сеток.

Непрерывность технологического процесса производства пленок обусловливает необходимость применения таких сис­тем, которые обеспечивают фильтрацию расплава и смену фильтровального пакета без остановки агрегата. Наибольшее распространение имеют системы с двухпозиционным располо­жением сеток и гидравлической системой их смены.

После фильтрации расплав подается в кольцевую головку 9, откуда через кольцевой зазор выдавливается в виде рукава.

Рукав пленки раздувается подаваемым внутрь воздухом. Степень раздува регулируется в зависимости от принятого ди­аметра дюзы головки, требуемой ширины рукава и толщиной пленки. Рукав пленки имеет форму усеченного конуса на рас­стоянии от выхода из головки до цилиндрической части. Да­лее идет цилиндрическая часть, переходящая постепенно в сложенный плоский рукав. Складывание рукава осуществляет­ся специальными складывающими щечками.

Сложенный рукав попадает в валки приемо-тянущего уст­ройства 10, которое оттягивает пленку с определенной скоро­стью, обеспечивая отбор пленки и ее продольную вытяжку.

Таким образом, пленка, получаемая методом экструзии рукава с последующим раздувом, имеет двухосную ориента­цию: поперечную за счет раздува рукава воздухом и продоль­ную за счет вытяжки приемно-тянущим устройством.

Наиболее эффективное охлаждение .пленки на участке от головки до приемно-тянущего устройства достигается регла­ментированной (расчетной) подачей воздуха (t=12—15°С) как на наружную поверхность, так и внутрь рукава, что обеспечивает увеличение производительности оборудования (на 60— 20%) по сравнению с распространенным в настоящее время охлаждением рукава пленки только снаружи.

После приемно-тянушего устройства пленка по направляю­щим роликам направляется к режущему 12 и намоточному 13 устройствам. Предварительно полиэтиленовая пленка при по­мощи устройства 11 подвергается специальной обработке с помощью коронного разряда (токи высокой частоты и высоко­го напряжения). Обработанная таким образом пленка имеет значительно большую адгезию к красителям при последующем нанесении печати. В процессе обработки коронным разрядом происходит выделение озона в количествах, превышающих предварительно допустимую концентрацию. В связи с этим не­обходимо предусматривать местные отсосы для удаления вы­деляющегося озона.

Перед намоточным устройством необходимо устанавливать устройство для снятия статического электричества 14.

Наиболее предпочтительны ионизирующие устройства, обеспечивающие переток зарядов статического электричества с поверхности пленки. Образующийся при этом озон необходимо при .помощи системы вентиляции удалять от мест его образова­ния.

В случае потребности в пленке в виде полотна рукав раз­резается перед намоточным устройством.

Необходимо предусматривать автоматическую смену руло­нов, для чего в состав намоточного устройства вводится мага­зин для шпуль, а также приспособление для установки рулона пленки на стол или тележку.

Взвешивание рулонов и установка бирки может выполнять­ся непосредственно у пленочного агрегата или при передаче на склад готовой продукции.

В целях обеспечения равнозначных качественных показате­лей пленки по ширине, а также улучшения качества намотки в агрегатах предусматриваются различные способы выравни­вания разнотолщинности по ширине пленки, в том числе ре­версивное вращение экструдера вокруг своей оси (экструдер вертикальный) и реверсивное вращение приемно-тянущего уст­ройства вокруг оси рукава пленки.

Для автоматизированных производств необходимо пред­усматривать в составе линии приборы для измерения толщины пленки в процессе экструзии.

Предназначены для изготовления однослойных рукавных пленок из гранулированного полиэтилена высокого и низкого давления, а также для изготовления термоусадочных пленок.

Линия ЛРП-63/63-1000М предназначена для производства двухслойной полиэтилено­вой пленки и пленки полиэтиленовой наполненной для упаковки молока, молочной про­дукции и т.п.

ЛРП-63/1000, ЛРП-63/1500

1. Станок намоточный

2. Головка пленочная

3. Устройство тянущее

4. Устройство складывающее

5. Эстакада

6. Пресс червячный

7. Бункер

8. Фильтр шиберный

9. Устройство наружного охлаждения

10. Ограничители рукава

11. Ролик откланяющий

- ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ

Основными материалами для получения труб методом экструзии служат ПЭВП, ПП, ПВХ, второпласты.

Рис. 2.9. Схема агрегатной линии для экструзии труб:

1 – экструдер. 2 – головка, 3 – калибрующее устройство, 4 – охлаждающая ванна, 5 – измерительно – маркирующее устройство, 6 – тянущее устройство, 7 – устройство для резки трубы, 8 – приемный стол

На рис. 2.9 показана схема технологической линии для производства труб. Расплав из экструдера 1, оснащенного трубной головкой 2, непрерывно выдавливается в виде заготовки кольцевого сечения. Заготовка поступает в калибрующее устройство 3, где происходит ее предварительное охлаждение и калибрование по геометрическим размерам. Далее труба проходит охлаждающую ванну 4, где она окончательно охлаждается. Отвод трубы осуществляется тянущим устройством 6. Для разрезания трубы на отрезки стандартных размеров имеется специальное режущее устройство 7.

Экструдеры линий, перерабатывающих гранулированные материалы, представляют собой обычные одночервячные машины с диаметром червяка от 32 до 160 мм и отношением L/D=25. При изготовлении труб из ПВХ применяются двухчервячные экструдеры.

Формующие головки для производства труб могут иметь различные конструкции. Для производства гладких, гофрированных, перфорированных труб и шлангов применяют кольцевую прямоточную головку (рис. 2.10).

Равнотолщинность стенки экструзионной трубчатой заготовки регулируют вращением нескольких регулировочных винтов 3. Прямоточная часть головки довольно протяженная. Давление расплава в головке находится в пределах 15-20 МПа. Корпус головки состоит из двух частей 3 и 6, между которыми находится решетка дорнодержателя 11. К решетке дорнодержателя крепятся рассекатель 4 и дорн 10. На входе расплава в головку вставлена решетка 2 с пакетом фильтрующих сеток 1, с другой стороны в корпусе головки с помощью фланца 8 закреплено формующее кольцо 9 – мундштук. Мундштук и дорн образуют формующий зазор, размер которого определяет толшину трубной заготовки. Установка кольца соосно с дорном для обеспечения равной толщины трубы по периметру производится с помощью винтов 7. Штуцер 5 служит для подачи сжатого воздуха внутрь трубы.

Рис. 2.10. Прямоточная трубная головка:

1 – пакет сеток, 2 – решетка, 3, 6 – корпус головки, 4 – рассекатель, 5 – штуцер, 7 – регулировочный винт, 8 – фланец, 9 – формующее кольцо, 10 – дорн, 11 – решетки дорнодержателя, в сечении а-а показан обтекаемый профиль ребра дорнодержателя

Расплав из цилиндра экструдера проходит через пакет сеток 1, решетку 2, попадает в зазор, образованный рассекателем и частью корпуса 3, и проходит в виде нескольких потоков через отверстия в решетке дорнодержателя. Ребра решетки имеют обтекаемую форму. Далее расплав поступает в формующий канал, где отдельные потоки свариваются в монолитный поток.

Для исключения образования линий спаев в трубе предложены различные усовершенствования конструкций головок. Применяются прямоточные головки с цилиндрической решеткой дорнодержателя (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Прямоточная головка с цилиндрической решеткой дорнодержателя:

1 – фланец, 2 – решетка, 3 – рассекатель, 4 – корпус, 5 – дорн, 6 – формующее кольцо,

7 – регулировочный винт

Расплав из цилиндра экструдера проходит через отверстия решетки 2, в которых он течет перпендикулярно к оси головки, затем отдельные потоки поворачиваются вдоль решетки и попадают в формующий зазор. Вследствие поворота расплава и изменения профиля скорости течения линии спаев не образуются.

Также в производстве труб нашли применение угловые головки. На рис. 2.12 показана угловая головка с охлаждаемым дорном для калибрования трубы по внутреннему диаметру. Расплав из цилиндра поступает патрубок корпуса, по коллекторному распределителю 8 обтекает с двух сторон дорн 3 и, поворачивая, течет вдоль оси дорна, образуя монолитный поток. Калибрование трубы происходит на охлаждаемой части дорна, которая выходит за формующее кольцо 5. Такая труба имеет одну линию спая на противоположной стороне от входного патрубка.

Рис. 2.12. Угловая трубная головка с охлаждаемым дорном:

1 – труба, 2 – теплоизоляционная втулка, 3 – дорн, 4 – корпус, 5 – формующее кольцо,

6 – фланец, 7 – регулировочный винт, 8 – коллекторный распределитель

Калибрующее устройство предназначено для стабилизации размеров наружного или внутреннего диаметров трубной заготовки и придания ей необходимой формоустойчивости. Применяются различные системы калибрования труб.

Наибольшее применение получил способ калибрования труб по наружному диаметру, что связано с особенностями сборки труб и соединения их с фитингами и арматурой. Принцип калибрования трубной заготовки по наружному диаметру заключается в протягивании трубы через охлаждаемую втулку, к внутренней поверхности которой заготовка прижимается либо атмосферным давлением, либо сжатым воздухом. На рис. 2.13 поясняется принцип калибрования трубы сжатым воздухом. В протягиваемую через калибрующую втулку 1 трубу 2 по каналу в дорне подается сжатый воздух, прижимающий трубу к поверхности втулки. Давление в трубе сохраняется благодаря «плавающей пробке» 5, удерживаемой в постоянном положении электромагнитом или тросом 4, присоединенным к дорну.

Рис. 2.13. Принцип калибрования трубы сжатым воздухом:

1 – калибрующая втулка, 2 – труба, 3 – охлаждающая ванна, 4 – трос,

5 – «плавающая пробка»

Калибрование трубы по внутреннему диаметру производится с помощью охлаждаемого изнутри конического удлинителя – дорна, по наружной поверхности которого протягивается труба.

Охлаждающая ванна служит для окончательного охлаждения трубы, непрерывно поступающей в нее из калибрующего устройства. Вода в ванне проточная. Длина ванны выдерживается с учетом диаметра экструдируемой трубы, скорости ее отвода и вида полимера.

Тянущее устройство предназначено для перемещения трубы через калибрующую насадку и охлаждающую ванну.

Наиболее широко применяется тянущее устройство гусеничного типа. Оно состоит из бесконечного ремня, натянутого на два больших ролика; к ремню крепятся упругие мягкие подушки, обеспечивающие хороший контакт с поверхностью трубы. В устройствах такого типа может применяться 2, 3 или 6 пар гусеничных лент.

Роликовые тянущие устройства содержат 2, 3 или 4 пары роликов, расположенных по диаметру трубы. Они имеют меньший контакт с поверхностью трубы и чаще применяются в агрегатах для производства труб небольшого диаметра.

Для резки труб используют дисковую пилу маятникового типа. Пила в процессе резания перемещается вместе с трубой и после ее разрезания возвращается в исходное положение.

В последние годы широкое применение нашли гофрированные трубы и шланги. Их применяют в сельском хозяйстве, строительстве, электротехнике, станкостроении, медицине и других отраслях промышленности. Гофрированные трубы и шланги выпускаются в широком диапазоне диаметров: от 16 до 200 мм.

Технологическая линия для получения гофрированных труб (рис. 2.14) включает экструдер 1, снабженный трубной головкой 2 с удлиненными необогреваемыми дорном и мундштуком, гофратор 3 с двумя рядами движущихся по замкнутому контуру полуформ, намоточное устройство 5.

Рис. 2.14. Схема технологической линии для получения гофрированных труб:

1 – экструдер, 2 – трубная головка, 3 – гофратор, 4 – перфоратор,

5 – намоточное устройство

Тонкостенная трубная заготовка, выдавливаемая из головки экструдера, поступает в непрерывно движущиеся полуформы гофратора, где раздувается сжатым воздухом, подаваемым внутрь трубной заготовки через дорн головки. Прижимаясь к охлаждаемым полуформам гофратора, трубная заготовка принимает форму гофрированной трубы и непрерывно отбирается гофратором. Далее труба наматывается в бухту намоточным устройством. Для производства гофрированных труб используются одночервячные экструдеры для гранулированных термопластов и двухчервячные экструдеры для порошкообразных композиций на основе ПВХ.

Общим требованиям к головкам для изготовления гофрированных труб является необходимость тщательного уплотнения их деталей, так как из-за большого давления в головке возможно вытекание расплава через неплотности. Головка снабжается пробкой, удерживающей формующий воздух внутри трубы.