Теория и практика экструзии полимеров

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Изготовление труб на экструзионных агрегатах включает в себя следующие технологические стадии:

— плавление исходного сырья и гомогенизация расплава в эк­струдере;

— выдавливание трубчатой заготовки в вязкотекучем состоя­нии из кольцевого зазора экструзионной головки;

— придание заготовке необходимой формы и размеров и их фиксирование за счет частичного охлаждения в калибрующем уст­ройстве;

— завершение процесса охлаждения трубы в охлаждающем уст­ройстве;

— отвод непрерывно изготовленной трубы, разрезка ее на мер­ные отрезки или намотка на барабан;

— контроль качества готовой продукции.

в0оО

Технологическая схема аг­регата для производства труб приведена на рис. 6.17. Ком­поновка машин и устройств, показанная на нем, являет­ся наиболее распространен­ной.

4 5

Рис. 6.17. Технологическая схема экстру - iHoHiioro агрегата для производства труб:

В табл. 6.3 приведены дан­ные по производительности трубных линий в зависимости от типоразмера изготовляе­мой трубы. Данные взяты из предложения фирмы «Тис - сен» (ФРГ) на поставку комп­лектного оборудования заво­да мощностью 60 тыс. т/год.

I— ~ I

Из табл. 6.3 видно, что в настоящее время производи­тельность базового экструдера может составлять до 800 кг/ч.

/ - экструдер; 5 - пробка; 6 - чистящее устройство; 7 - отрезное устройство

11роизводительность линии зависит от типоразмера трубы

Таблиц а 6.3. Производительность агрегатов для производства труб разных типоразмеров

Типоразмер трубы DxS*. мм

11ромзволи1слы1осгь базо­вою экструдера, кг/ч

11роизволигслмюсть линии

кг/ч

м/мим

20x2

100

60

6.6

32x2

100

70

4.2

63x3.6

200

140

3,2

63x5.8

200

165

2.66

110x2,7

200

155

2.76

110x10

200

180

0,95

225x12,8

350

340

0,66

315x17,9

450

350

0,35

630x35,7

800

600

0,15

1000x24.4

800

600

0,13

*/) — наружный диаметр трубы; 6 — толщина стенки.

и с увеличением последнего возрастает. Линейная скорость отвода трубы не превышает 4 м/мин (исключение составляют только наи­более мелкие трубы). Таким образом, рост производительности линии в первую очередь связан с проблемой повышения линей­ной скорости отвода трубы.

Выходящая из формующего зазора головки 2 расплавленная за­готовка проходит через калибрующее устройство 3, частично ох­лаждаясь в нем, приобретает форму и размеры, соответствующие форме и размерам готовой трубы 8. Окончательное охлаждение происходит в ванне 4. В зависимости от того, какая из поверхнос­тей трубы подвергается калибрующему воздействию, различают наружное, внутреннее и двухстороннее калибрование. Прижатие заготовки к калибрующей поверхности осуществляется способами раздува ее сжатым воздухом, подаваемым в полость трубы (пнев­мокалибрование), присоса (вакуум-калибрование), а также про­тяжки. Различные способы калибрования трубчатой заготовки по­казаны на рис. 6.18.

Калибрование заготовки (рис. 6.18, в), раздуваемой за счет из­быточного внутреннего давления (пневмокалибрование) путем ее протяжки через ряд диафрагм, установленных в охлаждающей ванне, впервые было предложено в 1944 г. в США (21]. Охлаждае­мая водой калибрующая втулка (рис. 6.18, г) предложена в 1952 г. [22). В конструкции фирмы «Понт-а-Муссон» сделана попытка интенсифицировать теплообмен во входной зоне калибрующей втулки [23]. Авторы заявки стремятся связать длину входного ка­нала с диаметром трубы.

Рис. 6.18. Устройства для калибровки труб:

а - но наружному диаметру сжатым воздухом; б - по наружному диаметру вакуумировани- ■ м. в - по наружному диаметру путем протяжки через калибровочное отверстие; г - по наруж­ному диаметру путем протяжки через диафрагму; д - по внутреннему диаметру.

/ - мундштук; 2 - калибрующая гильза; 3 - выход хладагента; 4 - вакуумная камера; 5 - Фуочатая заготовка; 6- трос: 7- пробка; 8 - подача хладагеюа; 9- лорн; 10- подача сжатого •нилуха; II - штуцер вакуумный; 12 - входная калибрующая пластина; 13 - термопара; N - шаровое окно; 15 - охлаждающая жидкость; 16 - выходная калибрующая пластина; 17- пол - | рживаюшая стойка: 18- вентили; 19- манометр; 20- оросительные каты и; 21 - калибрую­щие диафрагмы; 22- входная калибрующая пластина; 23- калибрующая втулка I.* 4741)

Отметим направление разработок, связанных с проблемой спи жения трений заготовки о калибрующую поверхность |65|. Ирм применении подобных конструкций следует учитывать недопус тимость прямого контакта жидкой смазки с расплавленными но димерами (рис. 6.18, d), характеризующимися значительной тер мической усадкой. Такой контакт приводит к образованию на по верхности трубы усадочных раковин.

В настоящее время с методом пневмокалибрования конкурпру ет метод вакуумного калибрования с помощью блока диафрани, погруженных в жидкость или орошаемых ею (251. Очевидным преимуществом метода является отсутствие заглушающих трубчи тых устройств 5 (см. рис. 6.17). В непрерывном процессе эти уст ройства помещаются во внутреннюю полость грубы и при прош водствс груб диаметром до 160 мм существенно затрудняют веде­ние процесса.

В калибрующем устройстве 3 (см. рис. 6.17) отводится лишь не значительная часть тепла, содержащегося в материале трубы Большая его часть отбирается в охлаждающем устройстве 4. При современном уровне производительности экструзионных машин длина охлаждающих ванн составляет до 70 % длины трубной ли нии. В связи с гем, что процессу охлаждения трубной заготовки первоначально не придавали существенного значения, а также и связи со значительными габаритами охлаждающих ванн, в течение длительного времени стремились к максимально упрощенным ком структивным решениям. Трубную заготовку охлаждали погруженн см в неподвижную или слабо перемешиваемую жидкость. Так как максимальный тепловой поток при охлаждении заготовки наблю дается на стадии калибрования и в начальной сталии охлаждении, влияние повышения температуры охлаждаемой поверхности заго товки вследствие недостаточности теплоотвода на продолжитель­ность охлаждения не представлялось очевидным. Кроме того, су­ществовало ошибочное мнение, что вследствие низкой теплопро - водности полимеров внешние условия теплообмена не являются фактором, лимитирующим интенсивность отвода тепла от заго­товки. Однако, как показала практика, интенсификация теплооб мена в охлаждающем устройстве может повысить его производи тельность на 30 %.

Основным путем интенсификации является принудительная циркуляция охлаждающей жидкости у поверхности заготовки Это достигается, в частности, путем отвода жидкости из калиб­рующей насадки через кольцевой зазор, направляющий струю жидкости вдоль поверхности заготовки 124, 26]. Струя разруша ет пограничный тепловой слой, препятствующий интенсивному теплообмену. Однако се действие распространяется лишь па весьма незначительную часть длины заготовки и не может су­щественно сказаться на уровне коэффициента теплоотвода и целом.

Авторами работы 127J интенсификация охлаждения достигает - »я путем создания кольцевого потока жидкости или водовоздуш - мой смеси.

Мри производстве труб большого диаметра применение ванн наливного типа затруднено из-за весьма значительных усилий всплытия, воздействующих на трубную заготовку. Этого недостат­ка лишены охлаждающие ванны оросительного типа |28|. Охлаж - ыющая жидкость подается в этом случае либо путем полива, либо разбрызгиванием с помошыо форсунок, установленных вокруг за - юговок с шагом, обеспечивающим создание на ее поверхности непрерывной пленки жидкости, стекающей под действием соб-

• I ионного веса. Как показал опыт, такая организация охлаждения имеет ряд преимуществ по сравнению с ранее рассмотренными. Основным из них является то. что слой жидкости на поверхности Фубы, достаточный для максимальной интенсификации теплоот - нода от заготовки, оказывается весьма тонким, а энергетические расходы, связанные с циркуляцией жидкости, минимальны, по­вышается стабильность и равномерность охлаждения по перимет­ру трубы. Кроме того, существенно снижаются металлоемкость конструкции и требования к уплотнению отсеков ванн при входе и выходе заготовки. Наиболее прогрессивные технологические процессы производства труб малого диаметра также включают в

* ебя такой способ охлаждения, в частности вакуумные ванны с ка - шбрующими шайбами и распылением жидкости.

Другие методы и устройства охлаждения труб, в том числе и на < Iалии калибрования, подробно описаны в работе |29|. В практике производства напорных труб из термопластов они не могут конку­рировать с рассмотренными выше.

Конструкции механизмов для отвода трубы и разрезания ее на отрезки требуемой длины в настоящее время хорошо отработаны | Ю—32].

Контроль готовой продукции включает в себя проверку соот­ветствия размеров трубы заданным, а также оценку эксплуатаци­онных характеристик трубы. Требуемая точность геометрических размеров труб, определяемая многими факторами, подробно рас­смотренными в работе |33|, в подавляющем большинстве случаев юстигастся стабилизацией параметров технологического режима (скоростные и температурные режимы рабочих органов и меха­низмов агрегата).

Одним из решающих качественных показателей напорныхтруб как конструкционных изделий является их несущая способность. В связи с этим наиболее важной характеристикой труб являются их прочностные свойства и способность противостоять опрсде - юнному давлению в течение заданного промежутка времени.

Применяемый метод контроля долговременной прочности тру­пы состоит в следующем: образец изготовленной трубы при испы - 1лнии нагружают внутренним гидростатическим давлением, уро­

вень которого зависит от типа трубы, и при определенной темпе­ратуре выдерживают контрольное время. Метод испытания осно­ван на большом объеме экспериментальной работы, проведенной К. Рихардом и Е. Гаубс (34—361, и позволяет экстраполирован, данные сравнительно кратковременных испытаний на 30—50-лст ний срок службы напорных труб в условиях эксплуатации. Болес простые и оперативные методы оценки качества основаны, на­пример, на определении физико-механических показателей мате­риала стенки трубы, уровня внутренних остаточных напряжении, характера надмолекулярной структуры. Хотя все перечисленные факторы влияют на долговременную прочность трубы, последний определяется их совокупностью и особенно — характером их из­менения во время и при условиях эксплуатации. Поэтому оконча­тельное заключение о пригодности трубы может быть сделано только после соответствующих гидравлических испытаний.

При решении задачи оптимизации процесса необходимо выя* вить основные факторы, определяющие стойкость выпускаемого изделия к длительной эксплуатации.

Теория и практика экструзии полимеров

Причины перейти на инженерные пластики

За последние десятилетия появилось множество полимерных материалов. Физические, механические свойства ряда из них настолько хороши, что они активно используются как альтернатива металлу. Особым спросом пользуются так называемые инженерные пластики. Полипропилен, …

СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РУКАВНЫХ ПЛЕНОК

Системы охлаждения экструзионных агрегатов для производ­ства рукавных пленок должны обеспечивать: — заданную интенсивность охлаждения с целыо получения ка­чественного изделия при заданной производительности экструдера; — заданную структуру пленки; — равномерность охлаждения …

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА НАМОТКИ ПЛЕНКИ

При расчете процесса намотки пленки задают длину полотна или массу готового продукта. Если расчет рулона проводят по мас­се, то часто бывает необходимо исходя из диаметра рулона оце­нить толщину намотанной пленки. …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.