ЭКСТРУЗИОННЫЕ головки ДЛЯ ПЛАСТМАСС И РЕЗИНЫ

Экструзионные головки для производства труб

Как правило, экструзию труб производят с помощью прямоточных экструзион­ных головок в горизонтальном направлении. Так называемые офсетные (с параллель­ным смещением выхода относительно главной оси экструзии) головки используются
только в комбинации с внутренним охлаждением или внутренним калиброванием. По этой причине использование головок с боковой подачей расплава ограничено [ 13, 33,42,83]. Обычно диаметры экструдированных труб находятся в диапазоне от не­скольких миллиметров до 1,6 м, а толщина стенок может достигать 60 мм [92].

Конструкция головок, используемых для этой цели, зависит от типа перерабаты­ваемого материала и требуемых размеров конечного изделия. Например, трубы из жесткого ПВХ с максимальным наружным диаметром до 630 мм экструдируют с по­мощью обычных прямоточных головок [83,92]. Трубы большого диаметра из поли - олефинов чаще производят с помощью экструзионных головок с ситчатой корзиной или на головках со спиральным распределителем. Как правило, перепад давления при использовании экструзионных головок с ситовой корзиной составляет 70-120 бар, в головках со спиральным распределителем он выше.

По аналогии с другими типами головок, дорн и мундштук (или формующее кольцо мундштука) головки являются сменными, что позволяет производить тру­бы с различными внешними диаметрами и толщиной стенок [83]. В работе [97] описана экструзионная головка, позволяющая экструдировать трубы с различной толщиной стенок за счет использования внешнего кольца с небольшой конусностью (около 2°) и дорна, перемещаемого механически или гидравлически в осевом направ­лении, причем настройка может производиться даже в ходе процесса экструзии.

Головки для экструзии труб с диаметром свыше 630 мм не могут центрироваться в ходе процесса экструзии, поэтому их центрирование производят заранее с помо­щью шаблона.

Трубы из жесткого ПВХ малого и среднего диаметра изготавливают на прямоточ­ных головках, для которых отношение диаметров дорнодержателя и дорна находится в пределах 1,4:1-1,6:1. При конструировании таких головок особое внимание уделя­ется недопущению застойных зон при течении нетермостабильных материалов. Та­кие головки рассчитывают на работу при давлениях 250-600 бар [83]. При производ­стве полиэтиленовых труб небольшого диаметра используются головки, для которых отношение диаметров дорнодержателя и дорна составляет 2:1; для труб большего диаметра это соотношение может уменьшаться до 1,3:1 [33, 83]. При более низком отношении диаметров возникает риск плохой сварки потоков расплава, обтекающих спицы дорнодержателя, что может вызвать образование в экструдате заметных ли­ний стыка. В этом случае за дорнодержателем устанавливают перфорированные дис­ки — решетки, которые позволяют гомогенизировать расплав.

В экструзионных головках для производства труб диаметром более 140 мм дорн имеет отдельный нагреватель, осуществляющий регулируемый и контролируемый нагрев дорна в дополнение к обычному регулированию температуры на формующем кольце (мундштуке) головки [83].

Свойства полиолефиновых труб большого диаметра, особенно сопротивление ползучести (длительная прочность), сильно зависят от наличия в трубе внутренних напряжений, возникающих в результате калибрования и охлаждения экструдата,
а также, возможно, за счет разрыва и образования поперечных связей в материале при переработке [93, 94, 98). Поэтому температуру расплава следует поддерживать как можно более низкой, как и механические напряжения в расплаве. Если эта цель достигается за счет использования головок со спиральным распределителем, то ос­новной перепад давления происходит не на формующем участке головки, а на участке спирального распределителя (вследствие большого выходного зазора). В этом за­ключается отличие «трубных» головок со спиральным распределителем от головок для экструзии рукавной пленки [93,94].

Для удобства обслуживания головки для экструзии труб большого диаметра ус­танавливают на подвижной монтажной тележке. Это неудивительно, так как вес, на­пример, прямоточной головки для производства труб диаметром 630 мм составляет приблизительно 2,8 т [83,92].

Тонкостенные трубы меньшего диаметра могут изготавливаться с помощью мно - горучьсвых головок. Это позволяет более эффективно использовать высокую про­изводительность экструдера. За счет меньшей скорости расплава в каждой секции головки снижаются уровень внутренних напряжений, возникающих в результате вы­сокоэластической деформации, что проявляется в меньшей усадке трубы. Кроме того, при более низких скоростях расплава улучшается качество поверхности и становит­ся проще обеспечить требуемые допуски на размеры трубы [97,99].

На рис. 5.42 показана многоручьевая головка с индивидуальными регуляторами расхода, позволяющими достичь одинаковых средних скоростей расплава, выходя­щего из отдельных ручьев блочной головки.

Рис. 5.42. Трехручьевая экструзионная головка С регулятором расхода [97]: 1 — сколь­зящая втулка, 2 — зубчатая втулка с конической шестерней, 3 — веду­щий вал с конической шестерней, 4 — дорн

В работе [ 100] приведен обзор патентной литературы, относящейся к производ­ству труб, рукавов и шлангов.