ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Общие принципы конструирования

При конструировании и расчете экструзионных головок необходимо соблюдать некоторые базовые принципы. Эти общие принципы рассматриваются здесь вне за­висимости от комментариев, приведенных в главах 3-8. В обобщенном виде следует принимать во внимание следующие положения:

• Конструкция головки, по возможности, должна состоять из минимального ко­личества деталей, что необходимо для сокращения затрат времени на сборку - разборку и чистку экструзионной головки. В связи с этим необходимо прини­мать меры для обеспечения точной центровки деталей головки друг относи­тельно друга [ 14], и они должны изготавливаться с точными посадками [15].

• Малое число деталей головки уменьшает количество стыков между деталями, составляющих рабочий канал. Опасность большого количества стыков не только в том, что через них при недостаточно плотной затяжке болтов могут возникать утечки расплава, но и в возможности разложения в них нетермостабильного материала. Таким образом, следует стремиться к тому, чтобы число таких со­единений было как можно меньшим [16]. Для упрощения чистки экструзион­ной головки эти стыки должны располагаться в наиболее удобных поперечных сечениях [15].

• Поскольку полностью избежать поверхностей стыка невозможно, следует обес­печить им максимально возможную плоскостность и минимальную площадь контакта. Это позволит создать равномерное распределение нагрузки по всей
поверхности контакта сопрягаемых деталей [15,16]. Кроме того, в этих местах следует проверить давление, действующее на поверхности.

• Зазор между неподвижной и подвижной частями головки (например, между регулирующей планкой и корпусом широкощелевой головки) можно гермети­зировать с помощью установки герметизирующего шнура или уплотняющей прокладки в прямоугольную или полукруглую канавку на неподвижной части головки. Подходящими материалами для изготовления уплотняющего элемента являются мягкие металлы (например, алюминий) или теплостойкие пластики (например, ПТФЭ) [17].

• Детали головки должны скрепляться небольшим количеством термостойких болтов (а не большим количеством болтов малого размера). Срок службы бол­тов большого диаметра существенно выше, чем для болтов малого диаметра. Конструкция головки должна предусматривать удобный доступ к болтам (на­пример, сверху, как в плоскощелевых экструзионных головках [18]), без необ­ходимости демонтажа ленточных нагревателей [15].

• Крепление экструзионных головок к экструдеру лучше осуществлять с помо­щью откидного фланца или каким-либо другим способом с быстрой герметиза­цией места стыка. Большие экструзионные головки должны монтироваться на регулируемых передвижных тележках [15].

Для обеспечения лучшего распределения нагрузки выходное отверстие головки целесообразно регулировать с помощью нескольких настроечных болтов (например, при центровке головок для производства рукавной пленки).

• Размеры корпуса головки должны быть таковы, чтобы деформации, вызывае­мые действием давления, не выходили за допустимые пределы (см. разделы 9.1 и 9.2). Поскольку отверстия ослабляют корпус головки, при расчетах на проч­ность необходимо принимать во внимание отверстия для болтов, нагревателей патронного типа, датчиков температуры [18].

• Если температуры различных частей экструзионной головки значительно отли­чаются, то следует принимать во внимание и термическое расширение деталей.

При выборе конфигурации каналов головки следует обратить особое внимание на нижеследующие рекомендации.

Подача расплава в экструзионную головку, по возможности, должна произво­диться в направлении экструзии [15].

• В каналах головки не должно быть застойных зон или резких переходов. Это означает, что при конструировании следует избегать резких изменений попе­речного сечения или направления течения расплава. Кроме того, все радиусы скругления в каналах должны быть не менее 3 мм [17].

• Зоны головки с большой площадью поперечного сечения характеризуются зна­чительным временем пребывания расплава, так как скорость течения в таких зонах невелика. Это может приводить к термическому разрушению термочув­ствительных материалов (например, жесткого ПВХ). При конструировании головок для переработки таких материалов необходимо соблюдать принцип минимизации объема каналов [16]. Для плоскощелевых головок необходимость минимизации объема распределительного канала (коллектора и формующего участка), на который действует давление, приводит к сокращению длины экс­трузионных головок, соблюдая, таким образом, более или менее этот принцип.

• Видимые линии тока всегда приводят к ухудшению качества экструдированных изделий. Следовательно, следует избегать их образования или, по возможности, ограничить. Количество видимых линий тока можно уменьшить путем пра­вильного конструирования каналов экструзионной головки (см. раздел 5.3.1.1).

• В зависимости от типа экструдируемого изделия и свойств перерабатываемого материала, необходимо предусматривать в головке формующий участок с по­стоянными размерами, на длине которого происходит затухание обратимых деформаций расплава до равновесного уровня, соответствующего заданному режиму течения. Кроме того, на этом участке необходимо обеспечить незави­симое регулирование температуры.

• Поверхность канала экструзионной головки должна быть отполирована или даже обработана хонингованием [ 19]. При необходимости эту поверхность сле­дует хромировать. Шероховатость поверхности должна быть не более 0,2 мкм [18]. Хромирование снижает тенденцию к налипанию расплава на стенки кана­ла и, таким образом, приводит к снижению времени пребывания расплава в ка­нале, а также упрощает очистку экструзионной головки [16]. Однако хромовое покрытие со временем изнашивается, и по истечении некоторого периода экс­плуатации требует обновления. Некоторые материалы, вызывающие сильное трение при охлаждении (например, полиэфиры и полиамиды), могут даже пол­ностью разрушать это покрытие [ 18]. Поэтому при изготовлении экструзион­ных головок все более широкое применение находят коррозионно-стойкие стали (см. раздел 9.4). Поверхности каналов таких экструзионных головок нуждают­ся лишь в увеличении поверхностной твердости и полировке (хонингование или притирка) [16,18, 19].