Пластмаси – Екструзия

март 29, 2013, 06:55  

Пластмаси.Екструзия.Изследвания,подобрявящи перспективите пред високоскоростната екструзия.

ext

Правилно конструирани  високоскоростни едношнекови екструдери могат значително да ускорят преработващите възможности на машините с малък диаметър на шнека за широк набор от приложения.Това е заключението на изследване,проведено от Davis – Standard LLC (D-S)-Pawcatuck,Кънектикът,САЩ и представено на среща на Обществото на инженерите по преработка на пластмаси миналия април от John Christiano – вице-президент на D-S  по технологиите за преработка.D-S представиха първия си високоскоростен екструдер на изложението NPE 2012 в Orlando,Флорида,където се провеждаше и срещата на упоменатото по-горе Общество.

Системите за високоскоростна екструзия с двушнеков екструдер бяха норма при смесването от 90-те години насам,когато група машиностроители въведоха сръхбързите,високоскоростни конструкции.Впрочем,при едношнековите екструдери високоскоростната технология е много по-често срещана  в Европа отколкото в Северна Америка.

Проучването на D-S  е изследвало характеристиките на екструзията при високоскоростни едношнекови екструдери,за да определи дали са подходящи за няколко различни приложения,в т.ч. екструзия на листове,влакна и нанасяне на покрития чрез екструзия.Тази статия дава информация по отношение на екструзията на листове,като се разглеждат резултатите при РР(полипропилен)  и HIPS(удароустойчив полистирол)

За проучванията е използван екструдер с диаметър на шнека 63 мм. и съотношение L:D(дължина на шнека към диаметъра му) = 40:1,оборудван с двигател с мощност 500 конски сили.Били са развити скорости на въртене на шнека до 1200 об./мин.

Екструдера е бил наситен с много измервателни и контролни уреди.По-специално е била използвана  системата Termatic Temperature Control  на D-S за контролиране на температурите на цилиндъра и измерване на излъчената  топлина от всяка зона на екструдера.Разположени са били 8 уреда за измерване на налягането  по дължината на цилиндъра на приблизителен интервал от 5D,за да се измерва генерираното аксиално(осово) налягане по дължината на шнека и открити(в пряк контакт със стопилката) термодвойки за измерване на температурата на стопилката в преходната зона след шнека и оценка на производителността и температурната стабилност на стопилката.

Използвани са адаптер(преходна зона между цилиндъра и главата) с клапан и глава за производство на лист  с ширина 760 мм. и  процеп с ширина 1,3 мм. за всички проби с листове.Бил е инсталиран статичен смесител  A4D  между адаптера и главата.За преработка на  РР и HIPS(марки за производство на листове) е използван дву-стадиен шнек с умерена да висока смесителна способност.

Записани са данните при всички условия на работа,в т.ч.  производителност на екструдера,температура на стопилката,консумирана мощност от двигателя и налягане на изхода на главата.Записите на налягането са били направени със система за запис на данни с честота 50 Hz.Стабилността на процеса се оценява за всеки материал чрез наблюдаване на изменениеята на налягането и температурата във времето при излизане на материала от екструдера.Качеството на екструдата на стопилката е поверявано визуално на изход от главата.Изпитанията са проведени при скорост на въртене на шнека от 400 до 1200 об./мин. за всеки от материалите.

Стабилността на високоскоростния двушнеков екструдер е била определяна чрез сравняване на работата му с предварително определен набор от параметри,които обикновено се използват за всяко приложение,особено постоянство ва захранването съобразно скоростта на въртене на шнековете или линейната връзка на специфичната производителност(в  кг./оборот  на шнека) и скоростта на въртене на шнека;приемлив обхват на температурата на стопилката; и необходимата стабилност на процеса.

Стабилността на процеса е била оценявана чрез наблюдение на измененията на налягането като индикатор на устойчивостта на производителността и на измененията на температурата на стопилката във времето като индикатор на температурната еднородност.Качеството на стопилката е проверявано визуално за дефекти на изход от главата.

При пробата с лист от РР  производителността е нараствара линейно с нарастване на скоростта на въртене на шнека.Имало е леко нарастване на специфичната производителност при 800 об.мин.При 400 и 1200 об./мин. стойността(на специфичната производителност) е била постоянна.Относително постоянната специфична производителност при различна (часова) производителност на екструдера показва,че зоната на шнека ,където материала се транспортира в твърдо състояние,работи ефективно.Изменението на специфичната производителност с по-малко от 1,8% в рамките на желаната производителност на екструдера и е доста под изискванията за необходимия критерии за постоянство на захранването(т.е. отговаря на този критерии).Като цяло са достигвати производителности от 730 кг./час – приблизително 8 пъти повече в сравнение с очакваното от екструдер с конвенционална конструкция със същия диаметър на шнека.

Температурата на стопилката нараства при по-високи обороти на шнека от 225 град. Целзии при при 400 об./мин. до максимум 247 град. Целзии при 1200 об./мин.Стабилността на термичния процес остава в желаните граници до 800 об.мин.

При 1200 об./мин. флуктуациите на температурата на стопилката нарастват до 36 град..Вариациите на налягането на изход от екструдера са били в рамките на плюс/минус  2%  от целевите.Повечето системи за екструзия на листове работят с екструдери,оборудвани с помпи за стопилка,за да се поддържа  необходимото  ниво на отклонения на налягането.Външния оглед на изтичащата като лист стопилка при 400 и 800 об./мин. е показал,че тя е с превъзходно качество.Качеството на стопилката при външен оглед се отклонава при 1200 об./мин.В излизащия от главата лист са били наблюданани смущения в стопилката.Като цяло работата на високооборотния двушнеков екструдер при преработка на марки РР,предназначени за производство на листове,е била приемлива при скорост на въртене на шнека до 800 об./мин.

При екструзия на листове от удароустойчив полистирол специфичната производителност  е била най-ниска при 400 об./мин. и е била приемлива при 800 об./мин.Най-високата специфична производителност при 800 об./мин. е била 10% над средната,а стойността при 400 об./мин. е била  с 10% под средната.Температурата на стопилката е нараствала с нарастване на оборотите.Горната граница на температурата на стопилката е била достигната при 800 об./мин.Температурата на стопилката нараства от 234 град. Целзии при 400 об./мин. на 247 град. Целзии при 800 об./мин.Това надхвърля максималната температурна граница с 36 град. Целзии.

Листа от удароустойчив полистирол е бил произвеждан с желаните параметри до производителност от 800 кг./час D-S  са на мнение,че е  възможна  по-висока производителност при по-нататъшно оптимизиране на геометрията на шнека,за да се подобри стапянето и смесването.

Стабилността на термичния процес остава в желания интервал.Флуктуациите на температурата на стопилката остават под 33 град. над желаното при преработката ниво(т.е не повече от 33 град. над желаното).Това е показател за добра температурна еднородност.Варирането на налягането на изход от екструдера остава в приемливи граници за всички производствени условия.

Визуалния оглед на стопилката при 400,800 и 1200 об./мин. показва превъзходно качество.Като цяло работата на високооборотните двушнекови екструдери при преработка на марки удароустойчив полистирол,предназначен за производство на листове,е била приемлива до 800 об./мин.Над тези оборати е била надвишена максималната(приемлива) температура на стопилката.За да се осигури устойчива производителност и се намали температурния градиент на потока на  стопилката,излизаща от ексрудера,се препоръчват помпа за стопилка и статично смесващо устройство(монтирани между екструдера и главата).

За да се контролира температурата на стопилката над 800 об./мин. е необходима конструкция на шнека с по-малка интензивност.Изследването показва,че по-нататъшно оптимизиране на температурата на екструдера в зоната на транспортиране на материала в твърдо състояние ще помогне да се намалят  колебанията  на специфичната производителност при различни скорости на въртене на шнека.

Оставете коментар

Изкажете мнението си...
Ако желаете снимка, вземете си от Граватар!