Pregled
Procesi ekstruzije nude prednosti potpune svestrane tehnike prerade plastike koje po ekonomskoj važnosti ne može nadmašiti bilo koji drugi proces. Širom svijeta, linije za ekstrudere su najveći pretvarači plastike i mogu se smatrati najvažnijim proizvodnim strojevima u industriji plastike.
TIP I KONSTRUKCIJA EKSTRUDERA
Postoji mnogo različitih tipova ekstrudera koji su dizajnirani za proizvodnju širokog spektra plastike i proizvoda. U širokoj upotrebi su jednopužni ekstruderi i ekstruderi s dva puža.
1.1 Ekstruder sa konusnim dvostrukim vijcima
1.2 Ekstruder sa jednim vijkom
Prilikom odabira veličine ekstrudera i njegovog pogonskog mehanizma, razmatranja koja treba uzeti u obzir uključuju:
Raspon brzina zavrtnja koje treba procijeniti uključuje:
(1) opseg potrebne brzine zavrtnja;
(2) zahtjev da brzina vijka treba biti beskonačno promjenjiva i može zahtijevati određene nivoe brzine ili nekoliko raspona;
(3) maksimalna snaga potrebna od pogona na osnovu plastike koja se obrađuje;
(4) potreban odnos između brzine vijka i momenta na osovini vijka;
(5) da li se mašina koristi za jedan ili više proizvoda. Pogoni se sastoje od motornih ili remenskih pogona, koji su povezani sa vijcima preko sistema kao što su dvostruki reduktori. Remenski pogoni se koriste za manje mašine. Pogoni pojednostavljuju transformaciju velikih brzina motora u niže brzine i veliki obrtni moment potreban za rad i kontrolu vijaka.
RAD EKSTRUDERA
Rad mašine se može odvijati u tri faze. Prva faza zahtijeva rad ekstrudera za zagrijavanje s radnim postavkama opreme uzvodno i nizvodno. Sljedeća faza uključuje postavljanje potrebnih uslova obrade kako bi se zadovoljili zahtjevi proizvoda uz najnižu cijenu. Završna faza je posvećena finom podešavanju i rješavanju problema kompletne linije. Uspješan rad zahtijeva veliku pažnju na mnoge detalje, kao što su kvalitet taline, temperaturni profil koji je adekvatan za topljenje, ali koji ne degradira plastiku, proizvodnju minimalnog otpada i procedure za pokretanje i gašenje koje neće ( ili minimizirati)
degradiraju plastiku. Slika 1.8 prikazuje primjere temperature
profili za različite plastike.
PRERADA PLASTIKE
Ekstruder je kombinacija pužnog transportera i kompresora. Kao transporter, on se mehanički ponaša kao "šrafljenje" unazad. Budući da sam vijak ostaje na jednom mjestu, plastika se pomiče i istiskuje se kroz matricu. Budući da je plastika viskozna i razvija otpor trenja na protok, potrebna je snaga za okretanje vijka. Kao kompresor, vijak pokreće čvrstu plastiku (pelete, itd.) u početku i postepeno se plastika topi. U čvrstom stadijumu je gušća, posebno kristalna plastika; kod ove plastike postoje vazdušni prostori zbog čega imaju nisku nasipnu gustinu (težina po zapremini). Vijak sabija čvrstu plastiku zajedno. Sa ovim djelovanjem pritiska, zrak obično zauzima najmanji put otpora i potiskuje se nazad iz otvora za dovod. Ako ima zraka ostane u talini, može se osloboditi kada talina izađe iz kalupa bez oštećenja proizvoda ili može ostati u proizvodu kao kontaminacija.
PROFIL ZA GRIJANJE I HLAĐENJE EKSTRUDERA
Primjeri temperatura taljenja u ekstruderu
Toplota za omekšavanje plastike se dovodi na dva načina: vanjskim zagrijavanjem cijevi i unutarnjim silama trenja koje nastaju na plastiku uslijed djelovanja metalnog zavrtnja u metalnoj cijevi. Količina dovedene toplote zbog trenja je značajna. U mnogim operacijama ekstruzije predstavlja većinu ukupne topline dovedene u plastiku. Može se koristiti električna energija, tekućina kao što je para ili vruće ulje. Električno grijanje je općenito poželjnije jer je najprikladnije, brzo reagira, najlakše se podešava, lako se čisti, zahtijeva minimalno održavanje, pokriva mnogo veći temperaturni raspon i općenito je najjeftinije u smislu početnih ulaganja.
POMOĆNA OPREMA
Nizvodno od matrice koriste se različite vrste opreme za polijetanje kako bi se zadovoljili različiti zahtjevi proizvoda. Oni uključuju uređaje za dimenzioniranje, rezervoare za hlađenje, uređaje za namotavanje, kontrole brzine linije (mehaničke, električne i/ili zvučne), kontrole zatezanja (kapstane, itd.), uređaje za povlačenje (gusjenica, rolne, trake koje se kreću nasuprot, itd.), sekači u liniji, oprema za sakupljanje (korita, rezervoari, slagači, itd.), postformiranje, role za brzo uzlijetanje i tako dalje.
OČUVANJE ENERGIJE
Slika 1.3 Primjeri gubitaka energije iz ekstrudera
Prilikom ispitivanja utrošene ili izgubljene energije, uključena je oprema koja se koristi u kompletnoj proizvodnoj liniji kao i plastika. Naši POLYTECH strojevi za planiranje ulažu kontinuirani napor da smanji potrošnju energije kao i gubitak energije. Slika 1.3 je
primjer gdje se javljaju gubici energije/topline iz ekstrudera.
U poređenju sa drugim materijalima, plastika ima najmanju specifičnu energetsku potrebu za njihovu proizvodnju (slika 1.4), proizvodnju proizvoda i najmanju potrošnju energije za reciklažu. Očuvanje energije može se razmotriti u ekstruziji, kao iu cjelokupnoj industriji plastike sa nekoliko gledišta koja idu od proizvodnje plastike do prerade do recikliranja proizvoda. Praktično u svim procjenama, korištenje plastike štedi ili smanjuje zahtjeve za energijom. U automobilima, avionima i drugim transportnim sredstvima, sve veća upotreba plastike smanjuje težinu i potrošnju goriva; primjer je zamjena malog viskija
Boce u avionu sa ekstrudiranim plastičnim bocama oblikovanim duvanjem umjesto stakla, što rezultira puno uštede energije goriva. Korištenje plastike u građevinarstvu štedi energiju kroz povećanje izolacije. Također, samo isporuka lakših plastičnih proizvoda štedi energiju.
Slika 1.4 Energetski zahtjevi za različite materijale.
NAPREDAK U PROCESU EKSTRUZIJE
Od ovog početka, napredak u proizvodnji plastike pratio je napredak u opremi za ekstruziju. Uz svu ovu akciju, mi Polytech plastic machinaery co., Ltd je opsežno radio u reologiji i termodinamici na boljem razumijevanju procesa ekstrudiranja plastike i drugih materijala. Rezultati nastavljaju da povećavaju stope proizvodnje, povećavaju količinu kontrole nad varijablama ekstruzije i/ili smanjuju troškove. Glavni napredak i dalje je u usavršavanju postojećih metoda ekstruzije.