Що таке екструдер? Як налаштувати екструдер?

What is an extruder?

Екструдер — це обладнання, що широко використовується у виробничому процесі. Він переважно застосовується для формування сировини у вироби певної форми шляхом її нагрівання, розплавлення та витискування. Цей процес називається екструзією і зазвичай використовується для виготовлення різноманітних матеріалів, у тому числі пластмас, гумових виробів, металів, харчових продуктів тощо.

Принцип роботи

Принцип роботи екструдера ґрунтується на простому та ефективному процесі. Спочатку сировина (зазвичай гранульовані матеріали) подається до екструдера через систему подачі. Усередині машини гвинт обертається і протискуючи сировину у нагрітий циліндр. Тут сировина нагрівається і перетворюється у розплавлений стан, придатний для екструзії. Нарешті, розплавлена матерія витискується через матрицю, щоб сформувати бажану форму перерізу, а потім охолоджується і застигає у кінцевий виріб.

Основні компоненти

Екструдер головним чином складається з декількох ключових компонентів, таких як система подачі, гвинт і циліндр, а також матриця.

• Система подачі: відповідає за транспортування сировини до внутрішньої частини екструдера.
• Гвинт і циліндр: гвинт обертається у циліндрі, щоб стиснути, нагріти і розплавити сировину.
• Матрична головка: вона визначає кінцеву форму екструдованого матеріалу. Матричні головки різної форми можуть бути спроектовані відповідно до вимог продукту.

Сфери застосування

• Пластмасова промисловість: виробляє різні пластмасові вироби, такі як труби, листи, плівки тощо.
• Гумова промисловість: виготовлення гумових ущільнень, шлангів тощо.
• Обробка металів: екструдування металевих матеріалів для використання у будівництві, автомобілебудуванні та інших галузях.
• Харчова промисловість: виробляє різні харчові продукти, такі як локшина, снеки тощо.

Широкий спектр застосувань екструдерів зробив їх незамінним обладнанням у сучасному виробництві, а їх ефективність і гнучкість роблять їх ключовими у різних галузях. З постійним прогресом технологій конструкція та система управління екструдерів також постійно вдосконалюються, щоб адаптуватися до змінних потреб ринку.

Різні типи екструдерів

Екструдери можна поділити на багато типів залежно від їх конструкції та принципу роботи, серед яких одновальцеві та двовальцеві екструдери є двома поширеними типами.

Одновальцевий екструдер

Конструкція та принцип роботи:

Одновальцевий екструдер складається з гвинта, що обертається у циліндрі. Обертання гвинта протискуючи сировину до виходу екструдера, де вона нагрівається і розплавлюється, щоб остаточно сформувати бажану форму виробу.

Сфера застосування:

Одновальцеві екструдери підходять для обробки деяких відносно простих матеріалів, таких як звичайні пластикові гранули. Вони зазвичай використовуються у виробництві труб, плівок, дротів тощо.

Двошнековий екструдер

Переваги та сфери застосування:

Двовальцевий екструдер має два гвинти, які працюють разом або обертаються один проти одного. У порівнянні з одновальцевими екструдерами, двовальцеві мають більшу ефективність екструзії та ширший спектр застосування. Вони забезпечують більш однорідне змішування та обробку різноманітних матеріалів, у тому числі складних сумішей. Тому двовальцеві екструдери широко використовуються у гумовій, пластмасовій сплавах, харчовій, медичній техніці та інших галузях.

Порівняйте переваги та недоліки одновальцевих екструдерів:

У порівнянні з одновальцевими екструдерами, двовальцеві мають кращі ефекти змішування та більшу виробничу потужність. Однак конструкція двовальцевого екструдера складна, і обслуговування та експлуатація можуть бути відносно трудомісткими. При виборі типу екструдера необхідно здійснювати компроміси залежно від конкретних виробничих потреб та характеристик матеріалів.

Як налаштувати екструдер?

На робочу ефективність та продуктивність екструдера впливають кілька ключових параметрів. Правильне налаштування параметрів є ключем до забезпечення стабільного процесу екструзії та відмінної якості продукту.

Контроль температури:

Вплив температури екструзії: Температура безпосередньо впливає на розплавлення та текучість сировини, що має важливий вплив на характеристики та зовнішній вигляд кінцевого продукту.

Як налаштувати: Різні види сировини та продуктів можуть потребувати різних температур екструзії. Зазвичай екструдери мають кілька зон нагріву, де температури можна встановлювати окремо, щоб забезпечити правильне розплавлення та формування.

Контроль тиску та потоку:

Значення тиску: Тиск безпосередньо впливає на швидкість екструзії та форму сировини, а також має пряму вплив на розмір та зовнішній вигляд продукту.

Оптимізація швидкості потоку: Оптимізація швидкості потоку може покращити виробничу ефективність та забезпечити однорідну екструзію.

Швидкість обертання гвинта

Впливає на швидкість екструзії та ефект змішування: Швидкість обертання гвинта безпосередньо впливає на швидкість екструзії та ефект змішування, і її необхідно регулювати залежно від характеристик сировини та вимог до продукту.

Метод налаштування: Контролюйте швидкість обертання гвинта, регулюючи швидкість двигуна.

Система охолодження:

Контроль швидкості охолодження: Швидкість охолодження безпосередньо впливає на розмір та зовнішній вигляд продукту. Занадто швидке або повільне охолодження може призвести до проблем.

Метод налаштування: Регулюйте потік води та температуру системи охолодження, щоб забезпечити правильну швидкість охолодження.

Конструкція та регулювання матриці:

Впливає на форму продукту: Конструкція та регулювання матричної головки безпосередньо визначають форму екструдованого матеріалу і потребують точного регулювання залежно від вимог проекту продукту.

Метод налаштування: Контролюйте форму продукту, регулюючи отвір та форму матриці.

Швидкість роботи машини:

Виробнича ефективність: Робоча швидкість безпосередньо пов'язана з виробничою ефективністю екструдера і потребує розумного налаштування залежно від специфікацій продукту та якості.

Тиск у циліндрі:

Впливає на розплавлення сировини: Настройка тиску циліндра безпосередньо пов'язана з процесом розплавлення сировини у циліндрі і потребує регулювання залежно від температури плавлення та текучості сировини.

Правильне налаштування цих ключових параметрів може покращити виробничу ефективність екструдера та забезпечити стабільну якість продукту. При регулюванні параметрів необхідно пильно стежити за станом роботи екструдера і своєчасно вносити корективи залежно від реального стану, щоб задовольнити потреби обробки різних матеріалів та продуктів.

Як вибрати параметри гвинта для різних сировин?

PC

Особливості:

Аморфна пластмаса, без явної температури плавлення, температура переходу через скло 140°~150°C, температура плавлення 215°C~225°C, температура формування 250°C~320°C.

Має високу в'язкість і чутливість до температури. Має хорошу термостабільність у нормальному діапазоні температур обробки. Практично не розкладається при тривалому перебуванні при 300°C. Починає розкладатися при перевищенні 340°C. В'язкість менше залежить від швидкості зсуву.

Високо абсорбуюча.

Вибір параметрів гвинта:

• L/D має характеристики хорошої термостабільності та високої в'язкості. Для покращення пластифікаційного ефекту слід максимально вибирати великий співвідношення довжини до діаметра. Через широкий діапазон температур плавлення використовується прогресивний гвинт. L1=30% від загальної довжини, L2=46% від загальної довжини.
• Коефіцієнт стиску ε потрібно адаптувати до швидкості плавлення з градієнтом А, але швидкість плавлення поки неможна розрахувати. Згідно з характеристиками обробки ПК від плавлення від 225°C до 320°C, значення градієнту А може бути відносно середнім. Верхня границя, коли L2 більша, звичайний прогресивний гвинт ε=2~3.
• Інші параметри, такі як e, s, φ та зазор з циліндром, можуть бути такими ж, як і у інших звичайних гвинтів.

PMMA

Особливості:

• Температура переходу через скло становить 105°C, температура плавлення більше 160°C, температура розкладання — 270°C, а діапазон температур формування дуже широкий.
• Висока в'язкість, погана текучість та гарна термостабільність.
• Стійка до води.

Вибір параметрів гвинта:

• L/D вибирає поступовий шнур зі співвідношенням довжини до діаметра від 20 до 22. Залежно від вимог до точності формування виробу, загалом L1=40% і L2=40%.
• Коефіцієнт стиску ε загалом вибирають від 2,3 до 2,6.
• З огляду на певну гідрофільності, на передньому кінці шнурка застосовується конструкція змішувального кільця.
• Інші параметри загалом можна проектувати відповідно до універсального шнурка, а зазор між шнурком і циліндром не повинен бути занадто маленьким.

PA

Особливості:

• Існує багато видів кристалічних пластиків; різні види мають різні температури плавлення, і діапазон температур плавлення є вузьким. Температура плавлення широко використовуваного PA66 становить 260°C ~ 265°C.
• Низька в'язкість, гарна текучість, відносно очевидна температура плавлення та слабка термостійкість.

Вибір параметрів гвинта:

• L/D вибирає мутантний шнур зі співвідношенням довжини до діаметра від 18 до 20.
• Коефіцієнт стиску загалом вибирають від 3 до 3,5, при цьому h3=0,07 до 0,08D для запобігання перегріву і розкладання.
• Через низьку в'язкість зазор між кільцем-невворотним і циліндром повинен бути якнайменшим, близько 0,05, а зазор між шнурком і циліндром — близько 0,08. За потреби, залежно від матеріалу, передній кінець можна оснастити кільцем-невворотним, а сопло повинно бути самоблокуючимся.
• Інші параметри можна проектувати відповідно до загального шнурка.

PET

Особливості:

• Температура плавлення становить 250℃~260℃, а температура формування для варіанту для відливання методом дужки ширша, близько 255℃~290℃.
• Варіант для відливання методом дужки має високу в'язкість; температура сильно впливає на в'язкість і має слабку термостійкість.

Вибір параметрів шнурка

• L/D загалом беруть 20, трьохсекційне розподілення L1=50%-55%, L2=20%.
• Використовуйте шнур з низьким зсувом і низьким коефіцієнтом стиску. Коефіцієнт стиску ε загалом становить від 1,8 до 2. Водночас зсув і перегрів можуть спричинити забарвлення або помутніння h3=0,09D.
• На передньому кінці шнурка немає змішувального кільця, щоб запобігти перегріву і накопиченню матеріалу.

PVC

Особливості:

• Він не має чіткої температури плавлення; стає м’яким при 60℃, стає віскоеластичним при 100℃~150℃, плавиться при 140℃ і одночасно розкладається; розкладається швидко при 170℃; температура пом’якшення близька до температури розкладання, і він розкладається з виділенням газу HCl.
• Термостійкість слабка; температура і час спричиняють розкладання, а текучість є слабкою.

Вибір параметрів гвинта:

• Контроль температури строгий, а конструкція шнурка повинна бути якнайнижчою, щоб запобігти перегріву.
• Шнур і циліндр повинні бути корозійностійкими.
• Процес ливарного формування потрібно строго контролювати.
• Загалом параметри шнурка такі: L/D=16~20, h3=0,07D, ε=1,6~2, L1=40%, L2=40%.
• Щоб запобігти накопиченню матеріалу, немає кільця-невворотного, а конусність головки становить 20°~30°, що більше підходить для м’якої гуми. Якщо вимоги до виробу вищі, можна використати окремий шнур без секції дозування. Такий шнур підходить для твердого ПВХ. Він більше підходить, і для співпраці з контролем температури всередині шнурка в секції подачі додають отвори для охолоджувальної води або масла, а зовні циліндра додають резервуар для холодної води або масла. Точність контролю температури становить близько ±2℃.