Теория и практика экструзии полимеров

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 пленки по периметру и заданные допуски по толщине и ширине пленки.

Системы охлаждения рукавных пленок можно классифициро­вать по виду хладагента на воздушные, водяные и комбинирован­ные (смешанные).

Наиболее широкое распространение получили системы воз­душного охлаждения пленки (в линиях для производства пленки из МЭНП шириной от 50 до 6000 мм в сложенном виде). Эти сис­темы отличаются простотой и надежностью в работе. Охлаждение воздухом высоковязкого расплава полимера в так называемом «мягком» режиме способствует сглаживанию локальных уголще - ний в процессе формообразования.

Система охлаждения и формообразования рукавной пленки в потоке воздуха показана на рис. 6.45. Она состоит из вентилятора, нагнетающего воздух в охлаждающее кольцо 3, пленочного рукава 4, выходящего из формующей головки /, складывающих 5 и тяну­щих 6 устройств, которые замыкают систему формообразования
рукавной пленки. Поток воздуха, захва­тываемый вентилятором из окружающей среды, подается в охлаждающее кольцо через трубопровод 2 и далее, равномерно распределяясь по камере из кольца 3, вы­ходит из щели кольца в направлении пленочного рукава 4. Воздух для раздува рукава до необходимых размеров подает­ся через канал головки. Охлажденный потоком воздуха пленочный рукав рав­номерно вытягивается по периметру тя­нущим устройством 6. Для перевода ци­линдрической формы рукава в плоскую служит складывающее устройство 5, ко­торое также оказывает определенное влияние на равномерность режима фор­мования.

Основным элементом системы явля­ется охлаждающее кольцо 3. Оно состо­ит из определенной камеры, образованной Рис 6 45 система охлажде - ВСРХНСЙ <?И НИЖНеЙ 9 ГубкаМИ КОЛЬЦа. нии и формообраэования ру-

Конструктивные особенности охлаж - кавной пленки в потоке воз­дающих колец и их основные характери - дух* стики представлены на рис. 6.46. Следует отметить, что во многих конструкциях

охлаждающих колец используется регулируемый угол наклона вы­ходной щели кольца в пределах от 0 до 90е. Величина этого угла определяет стабильность положения пленочного рукава, а также интенсивность охлаждения (в пределах до 10 %).

При выборе размеров распределительной камеры и каналов кольца важно согласовать предельную скорость обдува пленки с гидравлическим сопротивлением кольца.

При использовании в процессе охлаждения и формообразова­ния аэродинамического эффекта струи охлаждающее кольцо снабжают дополнительными элементами, позволяющими созда­вать в определенных местах пленочного рукава повышенные ско­рости потока воздуха. Именно за счет локального увеличения ско­рости потока воздуха в зазоре между элементами кольца и пленоч­ным рукавом создается дополнительное разрежение (давление на рукав в этом месте становится меньше атмосферного), способ­ствующее стабилизации положения рукава. С этой целью исполь­зуют диафрагмы или сменные шайбы на охлаждающем кольце, различные многоступенчатые системы повышенной мощности для подачи струи воздуха по высоте зоны формообразования, на­садки на кольце и т. п.

Для использования аэродинамического эффекта струи пре­дусматривают коническую насадку 7, а для регулирования угла наклона выходной щели предназначена вставка (втулка) Ю (см. рис. 6.45). Поток воздуха, выходящий из щели кольца, по­дают в камеру а, образованную пленочным рукавом 4 и насад­кой 7. Камера а сужается в направлении движения воздуха. Ее размеры и форма определяются углом наклона выходной щели воздуха (т. е. положением вставки /0) и высотой конической на­садки. В узком зазоре выходной щели камеры «скорость пото­ка воздуха возрастает, что способствует возникновению допол­нительного стабилизирующего усилия в этом месте. Положение зазора определяется формой насадки 7, а также размерами и формой пленочного рукава 4 размер рукава зависит от количе­ства подаваемого внутрь него воздуха, а высота до зазора — от производительности экструдера. Стабилизация положения пле­ночного рукава за счет аэродинамического эффекта струи по­зволяет увеличить скорости обдува пленки воздухом в 2—2,5 раза. Описанная система охлаждения универсальна; она охва­тывает отдельный диапазон ширины пленки. Эту систему ис­пользуют как с аэродинамическим эффектом струи (например, для пленок толщиной 120 мкм из Г1ЭНП), так и без него. При отсутствии насадки 7для охлаждения необходимы большие ко­личества воздуха (ширина щели кольца порядка 6—20 мм зави­сит от ширины пленки), а стабилизация положения рукава дос­тигается механическими ограничителями. Более эффективны (скорость обдува пленки может быть повышена до 50 м/с и бо­лее) охлаждающие кольца, в которых аэродинамический эф­фект струи усиливают подачей дополнительного количества воздуха в определенном месте зоны формования.

Отличительная особенность современных систем охлаждения и формообразования в порядке воздуха — это использование уст­ройств внутреннего охлаждения. Различают два вида устройств ох­лаждения: при замкнутом объеме воздуха внутри рукава и при сое­диненном с внешней средой (см. рис. 6.46, е, ж).

В процессе экструзии пленок возникает ряд трудностей, свя­занных с дефектами получаемых изделий, наладкой технического процесса и т. д. В табл. 6.11 приводятся наиболее распространен­ные виды дефектов и рекомендации по их устранению.

Т а б л и ц а 6.11. Виды брака при экстру зим пленок

Причины н рекомендации по устранению

SHAPE * MERGEFORMAT

Изменить марку полимера, повысить температуру экструзии.

При получении плоской пленки увеличить расстояние между головкой и охлаждающим валком. 11ри ру кавном методе уве­личить степень вытяжки или применить камеру отжига

Изменить марку материала или повысить температуру экструзии.

Для рукавной пленки отрегулировать скорость вытяжки и степень раздува. Для плоской пленки уменьшить вытяжку, повысить температуру экструзии, сократтпь расстояние между головкой и охлаждающим валком, уменьшить размер формую­щей щели

Для рукавной пленки повысить степень раздува и увеличить вытяжку. 11ри обоих методах применил, полимер с большей прочностью; проверил., не происходит ли разложение материала в экструдере

Изменить марку полимера Снизил, температуру экструзии для предупреждения разложения

Применил, тс же меры, что и при обесцвечивании пленки

f Iроверить качество сырья, уточнил, не происходит ли разложе­ние материала. Временно прекратить добавки отходов в экструдер

Прочистил, головку. Проверить, не попадают ли в загрузочную воронку посторошшс примеси. Исследовать дефекты под мик­роскопом; если эго частицы исходного материала, следует ис­пользовать для фильтрации мелкие сетки (0,074 мм) и чаще их менять

Прочистил, головку. Применять меры по предупреждению разложения материала

Отрегулировать размер формующей щели по периметру, прове­рить равномерность нагрева головки

Отрегулировать размер формующей щели по периметру, прове рил. равномерность нагрева головки, а также равномерность подачи охлаждающего воздуха

11ри пульсации материала в экструдере уменьшить скорость экструзии или увеличить давление в головке При неравномерности в системе подачи воздуха в рукав прове­рите нет ли утечек воздуха и дефектов в системе регулирования подачи воздуха.

11ри движении окружающего воздуха принять меры к его устранению

[1] + Зф-З-^- |d

[2] 7 - 474(1

[3] ралиент давления (<)p/dz)K учитывает как влияние сопротивления Формующего инструмента, так и выжимающее действие витков опряженного шнека. При этом давление в формующем инстру­менте будет оказывать на (dp/dz)K тем большее влияние, чем боль­ше зазоры зацепления.

Анализ потоков утечек (см. табл. 3.2 и 3.3) показывает, что все они проходят через боковой 5* и валковый 6о зазоры зацепления шпеков.

На рис. 3.48 и рис. 3.49 представлены блок-схемы потоков утечек п I С-образных секций двухшнековых экструдеров со встречным (см. также рис. 3.47 и табл. 3.3) и односторонним (см. рис. 3.46 и

[4] 2Мби ( Jkh к

Подстановкой выражения (3.64) для у®( в уравнение последующим интегрированием получим уравнение для потока угечек через боковой зазор при одностороннем вращении шнеков:

[5] данные работы 11); о — данные

работы |24|: — теоретическая кривая

[6] ас