white line white line

Экструзия. Экструдеры. Экструзионные линии

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в Турции и Республике Корея, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию различные экструдеры и экструзионные линии.

Метод экструзии. Процесс и применение. Экструзионная линия

Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, в результате которого готовые изделия получаются посредством продавливания расплавленного материала сквозь формующий инструмент (фильеру, экструзионную головку, отверстие). Материал, который используется в процессе экструзии, характеризуется высоким уровнем вязкости, а изделия получаются с поперечным сечением нужной формы.

Экструзию, другими словами, можно опередить как комплексный физико-химический процесс, протекающий под воздействием механических усилий, высокой температуры и влаги. Перерабатываемое сырье нагревается за счет тепла, которое выделяется в процессе преодоления внутреннего трения и деформации материала, а также благодаря внешнему нагреву. Переменными параметрами процесса экструзии является состав и влажность перерабатываемого материала, а также давление, температура, интенсивность и продолжительность воздействия на сырье. К основным методам экструзии можно отнести холодное формование, тепловую обработку и метод «горячей экструзии» (формовки).

Метод экструзии, также как и литье пластмасс под давлением, относится к одному из самых популярных методов производства пластмассовых изделий. Экструзионной обработке могут подвергаться почти все основные виды полимеров: термопласты, эластомеры, реактопласты.

Экструзия активно используется в пищевой промышленности для изготовления различных типов макарон и лапши. В области переработки полимерных материалов экструзия используется для производства труб, пленки, оболочек для кабелей, элементов оптических систем, резиновых смесей, пластмасс, ферритовых изделий и т.п. Помимо этого, данная технология широко используется для производства тепловых изоляционных материалов. Материал пенополистирол, полученный методом экструзии, применяется для изоляции железных дорог, фундаментов, бетона. Использование данного типа изоляции снижает возможность изменения поверхности грунта в результате промерзания.

Формование изделий осуществляется на экструзионных линиях, самом распространенном типе оборудования по переработке пластмасс. Линия, как правило, включает в себя несколько экструдеров, специальные экструзионные инструменты и ряд дополнительных устройств.

К основным типам оборудования для переработки полимерных материалов посредством метода экструзии можно отнести одношнековые, двухшнековые, поршневые и дисковые экструдеры. Существует также выдувной тип экструдера, который работает в составе одноименных установок.

Поведение полимерного материала при экструзии

В качестве примера поведения полимера, рассмотрим гранулированное сырье в процессе экструзии на одношнековом агрегате. Данный технологический процесс, включает в себя последовательную пластификацию и перемещение материала шнеком за счет вращения внутри материального цилиндра. Материальный цилиндр имеет три зоны:

  • Зона питания. Гранулы или порошок перерабатываемого полимера поступают в пространство между витками шнека и уплотняются;
  • Зона пластификации и плавления. Здесь перерабатываемое сырье подплавляется в местах примыкания к поверхности цилиндра, как результат пластифицируется, что обеспечивает смесительный эффект. Повышение уровня давления, в основном, происходит в пограничном пространстве между зоной питания и зоной пластификации и плавления. Здесь спрессованный материал образует пробку и скользит по шнеку (в зоне питания материал твердый, в зоне пластификации – плавящийся). Данная пробка и является причиной повышения уровня давления, которое расходуется на преодоление сопротивления сеток и формование профиля.
  • Дозирования расплава. Расплавленный полимер гомогенизируется, но еще состоит из твердых и расплавленных частиц. К концу зоны сырье становится полностью гомогенной массой и продавливается сквозь формующую головку.

Деление на зоны материального цилиндра условно и указывает на определенную функцию данного участка шнека. Цилиндр также оснащен зонами обогрева, границы которых могут не совпадать с границами зон шнека. При перемещении материала большое значение имеют условия продвижения твердого сырья из бункера загрузки и заполнение пространства между витками, которое находится под воронкой бункера.

Полимерное сырье, подвергаемое процессу экструзии, может быть представлено порошком, гранулами или лентами. Использование лент характерно для области переработки промышленных отходов и осуществляется на экструдерах, оснащенных дозаторами. Хороший уровень качества сырья обеспечивается равномерным дозированием. Чаще всего методом экструзии перерабатывается гранулированный материал, именно данный вид сырья является оптимальным вариантом для питания агрегата. Гранулы не зависают и не образуют пробки в бункере, кроме того легче гомогенизируются и пластифицируются.

В процессе переработки многокомпонентных материалов используются специальные дозаторы для загрузки в бункер:

  • Шнековые (объемные);
  • Вибрационные;
  • Весовые.

Такая характеристика как сыпучесть материала сильно зависит от влажности (чем выше уровень влажности, тем хуже сыпучесть). По этой причине, рекомендуется сушить гигроскопичные материалы перед загрузкой в экструдер.

Существенно повысить производительность машины позволяет использование механизмов для принудительной подачи сырья в материальный цилиндр из бункера. В процессе уплотнения сырья, в пространстве между витками шнека, воздух вытесняется и выходит обратно через бункер. Если воздух выйдет не полностью, в готовом продукте возникнут нежелательные полости.

Если цилиндр работает длительное время, возможен перегрев бункера и цилиндра под воронкой бункера. Если это происходит, гранулы слипаются и перестают подаваться в шнек. Для снижения температуры цилиндра в нем делают полости для охлаждающей воды. Как правило, единственной охлаждаемой зоной экструдеров, является зона загрузки.

Основные параметры процесса экструзии

К основным параметрам метода экструзии принято относить: температуру по зонам агрегата, уровень давления расплава, температура зон головки, а также режимы охлаждения экструдированного профиля.

К основным технологическим параметрам экструзионной машины принято относить характеристики шнека, которым она оснащена:

  • Длина
  • Диаметр
  • Показатель отношения длины шнека к диаметру
  • Скорость вращения
  • Профиль шнека.

Главной характеристикой формующего инструмента, который включает в себя головку и калибрующий узел, является коэффициент сопротивления течению расплава полимера.

К агрегированным показателям работы любой экструзионной машины можно отнести эффективность работы, которая рассчитывается как отношение производительности к потребляемой им мощности.

Виды экструзии: холодная, теплая, горячая

Существуют три основных метода экструзии: холодная, теплая и горячая.

Метод холодной экструзии предполагает использование исключительно механических изменений в перерабатываемом материале при его медленном передвижении под воздействием давления и формованием изделия посредством головки.

Метод теплой экструзии предполагает смешения сухого сырья и воды, после чего данная смесь подается в экструдер. В экструдере смесь повергается механическому и тепловому воздействию. Готовый продукт характеризуется невысоким уровнем плотности, увеличенным объемом, пластичностью и ячеистому строению. В некоторых случаях готовые изделия сушат.

Метод горячей экструзии предполагает протекание процессов на высокой скорости и при температуре около 20°C. Структура материала подвергается различным изменениям. Тепло поступает к продукту посредством нагревательных элементов, а также через наружные стенки экструдера. Уровень влажности сырья колеблется в диапазоне 10-20%. В последнее время метод горячей экструзии получил широкое распространение.

Применение экструзионной технологии в химической промышленности

В химической промышленности метод экструзии используется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания нужной формы исходному материалу. Химический состав полученного изделия не отличается от химического состава исходного сырья. Благодаря этому обстоятельству достигается стабильное качество сырья при минимальных настройках экструдера. При помощи метода экструзии в химическом производстве изготавливаются различные виды погонажных изделий (трубы, листы, пленки, оболочки кабелей, элементы оптических систем и т.п.).

Общее описание экструдеров. Оснащение

Экструдер представляет из себя агрегат, предназначенный для формования пластичных материалов посредством продавливания сквозь формующий инструмент. Экструдер оснащен следующими механизмами:

  • Шнековой парой с нагревателями, термопарами, кожухами и вентиляторами;
  • Редуктором с узлом упорного подшипника;
  • Асинхронным двигателем;
  • Пультом управления;
  • Сварной рамой.

Экструдер является основным оборудованием, входящим в состав комплексных экструзионных линий, которые предназначены для изготовления широкого спектра изделий из пластмасс. Сырьем для использования на экструзионных линиях служат гранулы, дробленка или агломерат. Исходный материал расплавляется, после чего выдавливается сквозь формующий инструмент.

В соответствии с типом рабочего органа, экструзионные машины могут быть одношнековыми, многошнековыми, дисковыми или поршневыми.

Классификация и виды экструдера. Основной рабочий орган экструдера (шнек, диск, поршень)

Основные виды экструзионных машин представлены следующими агрегатами:

  • одношнековыми,
  • двухшнековыми,
  • поршневыми
  • дисковыми агрегатами.

Существуют также многошнековые экструдеры, выдувные, пленочные, а также специальные экструзионные линии для производства труб. В зависимости от типа экструдера, главным рабочим органом является шнек (винт/червяк), диск или поршень. Экструдеры оснащаются многоцелевыми шнеками, которые способны перерабатывать разные виды пластмасс или механизмами специализированного назначения. Существуют шнеки с наборными элементами, которые адаптируются под изготовление отдельных композиций.

Одношнековые экструдеры являются оборудованием, которое наиболее часто работает в составе экструзионных линий. На машинах данного типа производят пленки, листы, трубы, различные профили. Установка барьерных шнеков в значительной степени повышает уровень производительности таких агрегатов за счет увеличения коэффициента передачи тепла от цилиндра к расплаву. Снизить потребление энергии при одновременном увеличении производительности экструдера позволяет зона загрузки с прямой или винтовой нарезкой, а также наличие системы охлаждения водой.

В случаях, когда необходимо перерабатывать гигроскопичные полимеры, одношнековый экструдер оснащается специальными зонами дегазации. Цилиндр агрегата может охлаждаться разными типами систем: масляной, воздушной или водяной. Одношнековый экструдер может комплектоваться дискретной системой управления, системой программируемых контролеров либо сенсорных экранов, в зависимости от конкретных потребностей производства.

Двухшнековые экструдеры представлены коническими и параллельными агрегатами. Конические экструдеры перерабатывают ПВХ, который представлен в виде порошка или гранул и предназначен для изготовления профильных изделий. Данный тип машин способен генерировать давление, которое обеспечивает высокий уровень гомогенизации расплава ПВХ в условиях короткого рабочего цикла. В экструдерах, работающих с ПВХ, шнеки вращаются встречно, в результате чего в цилиндр подается материал, уменьшается уровень внутреннего трения и не повышается температура полимера. Температура цилиндра контролируется специальной системой. Автоматические шнековые загрузчики подают сырье в экструдеры. Данные машины могут оснащаться разнообразными системами управления, сушильными бункерами и загрузчиками сырья, в зависимости от потребностей производителя.

Параллельные экструдеры используются в случаях, когда необходимо смешивать несколько видов полимеров. Система охлаждения жидкостью, входящая в состав конструкции экструдеров данного типа, позволяет точно регулировать температуру расплава полимеров. Наборные шнеки, распределительные и смесительные элементы позволяют легко адаптировать агрегат для работы с различными видами композиций.

Поршневые (бесчервячные) экструдеры применяются редко из-за невысокого уровня пластификационной производительности и давления. Такие машины, в основном, работают с материалом политетрафторэтилен. Они являются дорогим и сложным оборудованием, которое требует больших производственных площадей и комплексного обслуживания.

Дисковые экструдеры, также как и поршневые, используются редко. Работа дискового экструдера заключается в перемещении полимерного сырья и нагнетании давления благодаря адгезии материала к подвижным частям конструкции машины. Экструдеры данного типа могут быть однодисковыми или многодисковыми. Многодисковый агрегат позволяет нагнетать давление расплава на выходе намного выше, чем давление расплава в обычном одношнековом экструдере. Не смотря на это, данное преимущество не сопоставимо со стоимостью многодискового агрегата из-за сложности его конструкции.

Пленочные экструдеры производят различные типы пленок: обычные полиэтиленовые пленки, термоусадочные, многослойные, армированные, полипропиленовые и т.п. Данная продукция широко востребована в современной хозяйственной деятельности. Комплектация такого оборудования зависит от типа перерабатываемого материала и предназначения пленки.

Экструзионное оборудование для изготовления труб является высоко востребованным в современном производстве, что связано с огромной потребностью строительного сектора в полимерных трубах. Экструзионные линии выпускают водопроводные, газовые, канализационные, дренажные и прочие виды труб. В зависимости от типа сырья, линия может быть укомплектована одношнековыми или двухшнековыми механизмами. К дополнительному оборудованию линий относятся дробилки, охладители и т.п.

Принцип действия экструдеров

Процесс экструзии реализуется посредством основного рабочего органа (на пример шнека). На выходе из корпуса расположена формующая матрица. Камеры и шнеки монтируются в зависимости от технологических задач. Различают загрузочную камеру, в которую вводится сырье и добавки, закрытые камеры с отверстиями для изменения показателей давления и температуры и камеры для ввода жидких добавок и отбора проб.

С целью создания дополнительного сопротивления при перемещении материала и его лучшем перемешивании, на шнек могут монтироваться специальные элементы. Рабочая зона экструзионной машины делится на три условные зоны:

  • Зона приема сырья;
  • Зону пластификации;
  • Зону выпрессовывания продукта (или зона дозирования расплава).

Схематично принцип действия экструдера можно описать следующим образом. Перерабатываемый полимер подается в зону приема сырья, а конкретно поступает в пазухи между витками шнека. По мере поступления новой порции материала, он уплотняется. Далее, шнек вращается и перемещает материал в зону пластификации, где материал подплавляется и пластифицируется, что способствует смешиванию. Спрессованный материал, образовав пробку, скользит по шнеку. В результате образования пробки уровень давления растет. Давление расходуется на преодоление сопротивления сеток и формование профиля. В зоне выпрессовывания продукта сырье полностью гомогенизируется и продавливается через формующую головку.

Современные экструдеры способны реализовывать технологию сухой (холодной), теплой и горячей экструзии. Принцип действия экструдера может разниться в зависимости от используемой технологии.

Модели экструдеров отличаются конструктивным исполнением элементов, которые входят в рабочую часть, наличием дополнительных систем влияющих на технологические возможности экструдеров, количеством рабочих камер, конструкцией приводов, питателей и т.п.

Конструкция. Основные узлы экструдера

Экструзия. Экструдеры. Экструзионные линии

Основные узлы экструдера представлены:

  • Корпусом, который оснащен рабочими элементами;
  • Рабочим органом (шнеком, диском или поршнем), который размещается в корпусе;
  • Узлом загрузки перерабатываемого сырья;
  • Приводом;
  • Системой задания и поддержки температуры;
  • Прочими контрольно-измерительными и регулирующими устройствами.

Конструкции экструдеров могут отличаться по следующим параметрам:

  • Функциональным;
  • Термодинамическим;
  • Механическим;
  • Геометрическим.

Рабочая часть машин данного типа включает в себя набор шнеков, между которыми последовательно располагаются подпорные шайбы. Шнеки и шайбы закреплены на шпильке посредством болта, имеющего конусную головку. На внутренней поверхности кожуха рабочей части сделаны продольные каналы для того, чтобы сырье не вращалось по мере перемещения. На выходе кожух оснащен конусной гайкой с отверстием. Манипуляция зазором между конусами болта и гайки на выходе, либо диаметром выходного отверстия, позволяет регулировать температуру перерабатываемого материала.

Наиболее широкое распространение в сфере промышленности получили шнековые экструдеры. Шнек захватывает материал и перемещает его от загрузочной камеры вдоль всего корпуса машины. В процессе этого перемещения продукт сначала сжимается, затем нагревается, после чего пластифицируется и, наконец, гомогенизируется. Уровень давления в таком экструдере колеблется от 15 до 100 МПа. По конструктивному исполнению данные машины могут быть стационарными и оснащенными вращающимся корпусом, с вертикальным или горизонтальным расположением шнека. Для повышения качества гомогенизации материала на шнеках монтируют дополнительные устройства: зубья, диски, кулачки, шлицы и т.п.

В пищевой промышленности широко применяются экструдеры, оснащенные шнеками полного зацепления, которые совершают вращательные движения в одном направлении. В такой конструкции вершины одного шнека заходят во впадины другого.

Двухшнековые самоочищающиеся экструзионные машины характеризуются более быстрым запуском шнека и работой на повышенных скоростях. В таких агрегатах реже поднимается давление, т.к. продукт не накапливается. В одношнековых агрегатах, за счет того, что материал может накапливаться в витках, подъемы давления происходят чаще. Результатом этого является неравномерный выпуск изделий из экструдера.

Зоны питания, пластикации и дозирования в экструдере

Экструзионный процесс состоит в последовательной пластификации и перемещении материала шнеком за счет вращения внутри материального цилиндра. Как следствие, материальный цилиндр делится на зону питания, пластификации и дозирования (выпрессовывания).

В зоне питания гранулы или порошок перерабатываемого полимера поступают в пространство между витками шнека и уплотняются.

В зоне пластификации и плавления перерабатываемое сырье подплавляется в местах примыкания к поверхности цилиндра, как результат пластифицируется, что обеспечивает смесительный эффект. Повышение уровня давления, в основном, происходит в пограничном пространстве между зоной питания и зоной пластификации и плавления. Здесь спрессованный материал образует пробку и скользит по шнеку (в зоне питания материал твердый, в зоне пластификации – плавящийся).

В зоне дозирования расплава полимер гомогенизируется, но еще состоит из твердых и расплавленных частиц. К концу зоны сырье становится полностью гомогенной массой и продавливается сквозь формующую головку.

Деление на зоны материального цилиндра условно и указывает на определенную функцию данного участка шнека. Цилиндр также оснащен зонами обогрева, границы которых могут не совпадать с границами зон шнека. При перемещении материала большое значение имеют условия продвижения твердого сырья из бункера загрузки и заполнение пространства между витками, которое находится под воронкой бункера.

Преимущества экструдеров

К преимуществам экструдеров принято относить высокий уровень производительности, экономичность, простоту эксплуатации, монтажа и запуска оборудования, долговечность. Достоинствами данного оборудования являются прочные узлы и механизмы, а также невысокие эксплуатационные расходы. Для монтажа и запуска данной машины на предприятии необходимо минимальное количество персонала. В зависимости от производственных нужд, машины данного типа могут производить качественную пленку различной плотности.

Применение экструдеров

Экструдеры активно применяются в различных сферах современной промышленности:

  • Печать и ламинирование;
  • Производство полимерных пленок (парниковая, пленка для пакетов и т.д.);
  • Производство многослойных пленок для хранения пищевых и фармацевтических продуктов, химикатов;
  • Производство листового полистирола и полипропилена;
  • Производство термоусадочной пленки ПВХ, которая используется для упаковки хлебобулочных и кондитерских изделий, полиграфии, канцтоваров и прочих товаров.

Одношнековые экструдеры как элемент экструзионной линии

Червячные экструдеры принято подразделять на одношнековые, двухшнековые и многошнековые агрегаты. Наиболее простым вариантом машины является одношнековый экструдер без зоны дегазации, который чаще остальных агрегатов работает в составе экструзионных производственных линий. Такие машины активно используются для изготовления листов, труб, пленок, профилей. Основными элементами конструкции являются:

  • Цилиндр с обогревом;
  • Сетки, расположенные на решетке;
  • Адаптер и формующая головка;
  • Винтовой шнек с системой охлаждения или без нее;
  • Бункер.

Одношнековые экструдеры могут комплектоваться шнеками с различным шагом и глубиной витков, в зависимости от вида полимера и необходимых технологических режимов для его переработки. В соответствии с видом выпускаемой продукции используются машины, оснащенные коротким или длинным шнеком. Другими словами, с большим отношением длины к диаметру (L/D). Таким образом, значения L/D и D являются главными для одношнекового экструдера.

Двухшнековые экструдеры: параллельные и конические

Двухшнековые экструзионные машины могут работать в тех же условиях, что и одношнековые агрегаты, так и в условиях, когда одношнековые машины не справляются с заданными условиями. Двухшнековые экструдеры чаще всего перерабатывают порошкообразную ПВХ-композицию, с которой не справляются одношнековые машины. Двухшнековые экструдеры, как правило, комплектуются камерами дегазации. В соответствии с типом зацепления шнеков, существуют машины:

  • Со шнеками в зацеплении (движение шнеков однонаправленное или противоположно направленное);
  • Со шнеками не находящимися в зацеплении (движение шнеков противоположно направленное).

Двухшнековые экструзионные машины могут быть конического и параллельного типа:

  • Конические экструдеры перерабатывают ПВХ. Данный тип машин способен генерировать давление, которое обеспечивает высокий уровень гомогенизации расплава данного вещества в условиях короткого рабочего цикла. В экструдерах, работающих с ПВХ, шнеки вращаются встречно, в результате чего в цилиндр подается материал, уменьшается уровень внутреннего трения и не повышается температура полимера. Температура цилиндра контролируется специальной системой. Автоматические шнековые загрузчики подают сырье в экструдеры. Такие машины комплектуются разнообразными системами управления, сушильными бункерами или загрузчиками сырья.
  • Параллельные экструдеры используются для смешения несколько видов полимеров. Система охлаждения жидкостью, входящая в состав конструкции экструдеров данного типа, позволяет точно регулировать температуру расплава полимеров. Наборные шнеки, распределительные и смесительные элементы позволяют легко адаптировать агрегат для работы с различными видами композиций.

Двухшнековые экструзионные машины перерабатывают сырье с низким уровнем термической стабильности, а также используются для особых операций с полимерами (смешение, химические реакции, дегазация и т.п.). Это возможно благодаря тому, что данный тип машин обладает улучшенными характеристиками смешения и теплопередачи, что позволяет контролировать температуру сырья и время переработки.

Сравнительный анализ одношнековых и двухшнековых экструдеров

Одним из основных отличий является способ транспортировки сырья в экструдере. В одношнековых агрегатах перемещение материала происходит за счет силы трения, поэтому характер транспортировки определяется свойствами перерабатываемого материала. При работе с материалами, которые обладают нежелательными фрикционными характеристиками, могут возникать проблемы. В экструдерах, где шнеки зацепляются, перемещение зависит от того, насколько хорошо лопасти одного шнека проходят в каналы второго. Двухшнековые экструдеры демонстрируют лучшее качество транспортировки, что позволяет им работать даже с плохо сыпучим сырьем. В двухшнековых конструкциях чаще всего шнеки вращаются в противоположных направлениях.

В процессе комплексного сравнения двухшнекового экструдера с двумя зацепляющимися шнеками и одношнековой машины, выявляется ряд преимуществ агрегатов первого типа:

1.Одношнековый экструдер может применяться только в профильной экструзии, в то время как двухшнековый, дополнительно используется при экструзии химически активных материалов.

2.Двухшнековый агрегат демонстрирует хорошее качество плавления, обусловленное дисперсионным механизмом плавления твердого сырья. В одношнековом агрегате, качество плавления сырья оценивается экспертами как удовлетворительное, что обусловлено совмещением разных механизмов плавления твердых материалов.

3.Двухшнековый экструдер с конструкцией зацепляющихся шнеков может быть полностью самоочищающимся. При этом, в одношнековом агрегате самоочищается только цилиндр.

4.Одношнековый экструдер по параметру загрузки характеризуется как удовлетворительный (проблемы при использовании скользящих добавок), двухшнековый демонстрирует хорошее качество загрузки сырья (можно использовать порошки, жидкости, грануля). 

Следует отметить, что оба типа агрегатов демонстрируют хорошее качество дистрибутивного и диспиригирующего смешения.

Многошнековые экструдеры

Многошнековые экструдеры не получили широкого применения в процессе производства. К данному типу машин относятся планетарная и четырехшнековая экструзионная машина. Планетарная машина оснащена червячной системой, которая состоит из одного центрального червяка и шести дополнительных шнеков, которые располагаются на равном радиальном расстоянии вокруг одного основного. Данная конструкция хорошо зарекомендовала себя при переработке сырья склонного к быстрой термической деструкции (на пример композиции ПВХ).

Экструзионная линия для производства труб

Экструдеры для производства труб являются одним из наиболее востребованных типов оборудования для переработки полимерных материалов. Широкое применение таких машин является следствием высокой востребованности полимерных труб в строительном секторе. Экструзионные линии производят: газовые, канализационные, водопроводные и прочие виды труб. Данные линии могут оснащаться одношнековыми или двухшнековыми машинами, а также дополнительно комплектоваться системами охлаждения и дробилками.

Эффективная гомогенизация продукта

Гомогенизацию в процессе экструзии определяют как технологический процесс перемешивания сырья до состояния максимальной однородности с целью получения качественного конечного продукта.

В процессе экструзии окончательная гомогенизация материала происходит к концу зоны дозирования расплава (выпрессовывания). Для обеспечения более эффективной гомогенизации материала на шнеках монтируют специальные устройства в виде шлицев, зубьев, кулачков, дисков и т.п. Такие типа экструдеров как планетарно-вальцевые оснащаются системой дополнительных шнеков, которые вращаются вокруг центрального шпинделя.

Дегазация в экструдере

Одной из актуальных проблем, возникающих при переработке сырья экструдерами, является возникновение пузырьков, как следствие наличия в исходном сырье ненужных примесей. Для устранения данной проблемы существуют дегазирующие экструдеры (часто одношнековые) или дегазирующие камеры, которыми оснащаются экструзионные машины (часто двухшнековые).

Работа дегазирующего экструдера или дегазационной камеры заключается в том, чтобы путем выпаривания отделить остаточные мономеры и растворитель от перерабатываемого материала. Такие машины применяют, как правило, для производства термопластических пластмасс. Конструкция данного типа экструдера такова, что поток материала, который должен быть дегазирован, подается со стороны привода шнека, а дегазированное сырье перемещают к концу шнека. После подачи материала, уровень давления снижается и происходит дегазация под воздействием атмосферного давления или вакуума, что обеспечивается за счет более глубокого профиля резьбы шнека. Чтобы повысить эффективность дегазации, экструзионная машина комплектуется цилиндром и шнеком, с увеличенными диаметрами после зон дегазации.

Целью процесса дегазации является получение полимеров с небольшим содержанием растворителя или мономера для обеспечения более высокого качества производимого сырья.

Обслуживание экструдеров

Экструзионное оборудование в целом характеризуется несложностью в обслуживании. Ремонт и сервисное обслуживание одношнекового экструдера заключается исключительно в смене и чистке сеток-фильтров, замене масла в приводе, ремонте нагревательных цилиндров и замене электрических предохранителей. После того, как экструдер проработал предписанное производителем количество часов, его необходимо разобрать и заменить цилиндр и шнек, если это необходимо. Список необходимой документации на экструдер включает паспорт завода-изготовителя, электрическую схему, чертеж для сборки и описание работы.


Видео работы экструзионной линии для изготовления термовставок алюминиевого профиля

Примеры наших экструдеров

Экструзионная линия для производства гранул композиционного материала для кабельной промышленности

Исходные данные:

Полимерное сырье и его структура:

Полиэтилен Сабик 318В гранулы
ПЭНД 273-83 гранулы
Сажевый концентрат 40-50 % гранулы
Ирганокс 1010 порошок
Дибутилоловодилаурат (Дибутилдилаурат олова) жидкость

Требования к техническим характеристикам линии:

Производительность 800-1000 кг/ч
Температура окружающей среды +10 ÷ +40°C

Предлагаемое оборудование: Экструзионная линия производства гранул композиционного материала для кабельной промышленности на основе двухвинтового экструдера в комплекте с гравиметрической системой дозирования и водокольцевой системой грануляции.

Полимерное сырье и его структура:

Полиэтилен Сабик 318В (8-80%) гранулы
ПЭНД 273-83 (8-80%) гранулы
Сажевый концентрат (5-50 %) гранулы
Ирганокс 1010 (0,5-5%) порошок
Дибутилоловодилаурат (0,5-5%) жидкость

Технические характеристики:

Производительность 800-1000 кг/ч
Температура окружающей среды +1 ÷ +40°C
Температура охлаждающей воды на входе 15°C

Установленная мощность:

Общая секции переработки 710 кВт
Секция нагрева и компаундирования 170 кВт

Сжатый воздух:

Потребление 800 л/ч
Давление 6 бар
Качество Сухой, без масла

Электродвигатель:

Мощность 11 кВт
Электропитание 380 В/ 50 Гц/ 3 ф
Частота вращения 1500 об/мин
Степень защиты IP54

Материальное исполнение:

Части контактирующие с водой Нержавеющая сталь DIN ~ 1.4301 (08Х18Н10)
Экструдер Сталь с содержанием CrMo и износостойкими вставкам из UX155
Валы Специальный закаленный сплав устойчивый к кручению
Лезвия/ Валки Закаленная и износостойкая сталь

Стандартные параметры энергоносителей:

Охлаждающая вода: Техническая вода без содержания твердых примесей
Максимальная температура воды вакуум системы менее 15°C
Максимальная температура воды линии менее 30°C
Жесткость воды 15 °Ж Французский максимально
Давление не менее 5 бар

Воздух:

Давление в трубопроводе 6/7 бар (сухой и очищенный)
Отклонение в давлении ± 0,3 бар максимально
Электроэнергия: Электрооборудование в соответствии с СЕ стандартами
Электропитание 400 В/ 50 Гц/ 3 ф
Напряжение вспомогательного оборудования 220 В
Степень защиты IP43 – без конденсации

Комплектация экструзионной линии:

  • Опорная рама;
  • Приемный бункер для гранул Полиэтилена;
  • Гравиметрический дозатор для гранул Полиэтилена;
  • Приемный бункер для гранул Сажевого концентрата;
  • Гравиметрический дозатор для гранул Сажевого концентрата;
  • Приемный бункер;
  • Гравиметрический дозатор для гранул;
  • Гравиметрический насос дозатор для Дибутилоловодилаурата;
  • Электрический блок управления;
  • Двухвинтовой экструдер;
  • Вакуумный блок для закрытого контура вентиляции;
  • Энергосберегающий электродвигатель экструдера;
  • Электрическая панель для цифрового преобразователя;
  • 15" сенсорный экран электрического шкафа управления;
  • Электрическое соединение внутри линии;
  • Датчики давления и  температуры;
  • Водокольцевой гранулятор;
  • Системы охлаждения замкнутого контура;
  • Вибрационная сортировочная установка для гранул.

Линия по производству изделий из резинокомпозита

Линия по производству изделий из резинокомпозита
Исходные данные: HDPE (полиэтилен повышенной плотности) M fi 3 – 5 г/10
Наполнитель: порошкообразная вулканизированная резина из утилизованных шин. Однородный порошок, мин размер 250 µ и до 1000 µ (рекомендованный размер 250 – 500 µ).
Макс влажность: 4 – 5%
Формула базовой технологии: 30 – 50% HDPE
50 – 65% резиновый порошок
5 – 10% добавок
Точное соотношение компонентов определяется после лабораторной пробы.
Производительность: номинальная производительность экструдера: 200 кг/ч
В зависимости от формулы процесса и свойств сырого материала. Точные данные определяются после лабораторных проб.

Форма профиля 1: насыпь/материал/партия 60х60
Линия по производству изделий из резинокомпозита

Вес: 3,55 кг/м лин
Теоретическая плотность: 1,1 – 1,20 кг/дм3
Макс линейная скорость 1 м/мин ± 10%

Производительность: ожидаемая мощность с типом профиля материала 60х60: 180 кг/ч ±10%
В зависимости от формулы процесса и свойств сырого материала. Точные данные определяются после лабораторных проб.

Форма профиля 2: материал в форме полупирамиды 70х60х45
Линия по производству изделий из резинокомпозита

Вес: 3,125 кг/м лин
Теоретическая плотность: 1,1 – 1,20 кг/дм3
Макс линейная скорость 1 м/мин ±10%

Производительность: ожидаемая мощность с типом профиля материала в виде полупирамиды 60х70х45: 160 кг/ч ±10%
В зависимости от формулы процесса и свойств сырого материала. Точные данные определяются после лабораторных проб.

Линия по производству изделий из резинокомпозита

Принципы работы:

1.Гравиметрическое устройство подачи для HDPE (полиэтилен повышенной плотности)
2.Гравиметрическое устройство подачи для вторичного сырья
3.Гравиметрическое устройство подачи для пигментного концентрата
4.Гравиметрическое устройство подачи для добавок в порошок
5.Гравиметрическое устройство подачи для наполнителя
6.Установка боковой подачи для наполнителя
7.Дегазация

Преимущества прямой экструзии

Нет необходимости предварительно смешивать / гранулировать материал.
Применима более высокая влажность содержания.
Компактный.
Простое управление логистикой.
Экономия энергии.
Более низкая стоимость обслуживания / управления благодаря меньшему размеру экструдера.
Более низкая стоимость обслуживания благодаря модульной конструкции винтов и бочки (емкости).
Значительное снижение стоимости (на энергию, рабочую силу, логистику, управление…).
Более высокие механические характеристики благодаря улучшенному смешиванию наполнителя / пластика.
Меньше ухудшения свойств материала благодаря только одной истории нагрева/разделения.
Непрерывная линия регулирования (настройки) состава.
Поддержка собственного ноу-хау в процессе производства по внутренним заказам.

Линейные компоненты

СЕКЦИЯ А погрузочно-разгрузочные устройства для сырья
СЕКЦИЯ B Гравиметрическое устройство подачи сырья
СЕКЦИЯ С одновременно поворачивающийся двухшнековый экструдер
СЕКЦИЯ D пресс-формы и калибраторы
СЕКЦИЯ E главный шкаф управления
СЕКЦИЯ F оборудование, расположенное ниже по технологической цепочке

Опции и вспомогательные системы

Для секции С: система замкнутого контура для вентилирующего вакуумного насоса
Опция 1 оборудование для соэкструдированного отделочного слоя
Вспомогательная система 1 метод помола отходов
Вспомогательная система 2 установка для охлаждения водой

Линия по производству изделий из резинокомпозита

1. Обработка сырья (сырьевого материала).
2. Гравиметрические устройства подачи непрерывного действия.
3. Опорные рамы.
4. Одновременно поворачивающийся двухшнековый экструдер.
5. Устройство боковой подачи для наполнителя.
6. Зубчатый насос дозировки полимеров.
7. Пресс-форма для профиля.
8. Калибраторы и охлаждающая ванна.
9. Опорный стол калибратора.
10. Отвод изделия из экструдера.
11. Чистка щеткой или система тиснения.
12. Система поперечного разреза.
13. Стол комплектации (сбора).

СЕКЦИЯ А погрузочно-разгрузочные устройства для сырья

Поз. А. 1 Полимер в форме гранул в мешках по 25 кг.
Пневматический питатель с заборным щупом.
Гранулы будут вытягиваться из короба (корзины) (не включен в объем поставки), который расположен на стороне экструдера.
Макс горизонтальное расстояние 5 м.
Макс вертикальное расстояние 6 м.

Поз.А.2 Измельченные отходы
Для хлопьев в коробке (не включено), расположенной на стороне экструдера.
Пневматический питатель (устройство погрузки (с заборным щупом.
Макс горизонтальное расстояние 5 м.
Макс вертикальное расстояние 6 м.

Поз.А.3 Добавки в форме гранул
Ручная погрузка из стеллажа накопителя.

Поз.А.4. Добавки в форме порошка
Ручная погрузка из стеллажа накопителя.

Поз.А.5 Наполнитель в форме порошка
Для наполнителей в больших мешках.
Конструкция держателя для больших мешков (макс габариты 1,1х1,1х2 м)
Подвеска для больших мешков: вручную с помощью вильчатого погрузчика
Пневматическая система выгрузки для трудно передвигаемого порошка.
Корзина (короб) для хранения с системой вибрации.
Порошковый фильтр для воздушной вентиляции.
Система погрузки с помощью архимедова винта.

СЕКЦИЯ B Гравиметрическое устройство подачи для сырья

Поз. B.1 Гравиметрическое устройство подачи для полимера в форме гранул
Дозирующая система весового питателя непрерывного действия с максимальной мощностью до 50% от производительности всей линии.
Питатель винтового действия с высоким разрешением цифровой ячейки погрузки.
Бункер повторной погрузки 50 л.
Датчик уровня.
Пневматический клапан нагнетания.

Поз. B.2 Гравиметрическое устройство подачи для измельченных отходов
Дозирующая система весового питателя непрерывного действия с максимальной мощностью до 15% от производительности всей линии
Питатель винтового действия с высоким разрешением цифровой ячейки погрузки.
Бункер повторной погрузки 23 л.
Датчик уровня.
Пневматический клапан нагнетания.

Поз. В.3 Гравиметрическое устройство подачи для добавки в форме гранул
Дозирующая система весового питателя непрерывного действия с максимальной мощностью до 10% от производительности всей линии
Питатель винтового действия с высоким разрешением цифровой ячейки погрузки.
Бункер повторной погрузки 23 л.
Датчик уровня.
Пневматический клапан нагнетания.

Поз. В.4 Гравиметрическое устройство подачи для добавки в форме порошка
Дозирующая система весового питателя непрерывного действия с максимальной мощностью до 10% от производительности всей линии
Питатель винтового действия с высоким разрешением цифровой ячейки погрузки.
Бункер повторной погрузки 23 л.
Датчик уровня.
Пневматический клапан нагнетания.

Поз. В.5 Гравиметрическое устройство подачи для наполнителей в форме порошка
Дозирующая система весового питателя непрерывного действия с максимальной мощностью до 65% от производительности всей линии
Питатель винтового действия с высоким разрешением цифровой ячейки погрузки.
Бункер повторной погрузки 200 л. специального исполнения для порошка, который тяжело пересыпать
Датчик уровня вибрации.
Пневматический клапан нагнетания.

Поз. В.6 Панель управления
Для управления до 8 весовыми установками
Удобный в пользовании графический дисплей с сенсорным экраном.
ПО для управления дозированием.

Поз.В.7 Стальная опорная рама
Для опоры весового дозатора и погрузочных устройств.
Надежная и устойчивая конструкция для работы персонала на промежуточном этаже без взаимодействия с гравиметрическим взвешиванием / системой контроля.
Лестницы для доступа к стеллажу накопителя.

В.7.1. Сеть распределения электропитания
Комплект кабелей для соединения каждого устройства повторного наполнения с кабиной управления.
Комплект кабелей для соединения каждого гравиметрического устройства с кабиной управления, включая специальный кабель для коммуникации.
Комплект кабельных желобов для соответствующей опоры при прокладке кабелей.

В.7.2 Сеть распределения сжатого воздуха
Комплект труб для соединения каждого устройства, установленного на платформе от отдельной питающей точки.
В комплекте с регулятором давления и воздушным фильтром.

СЕКЦИЯ С одновременно поворачивающийся двухшнековый экструдер

Поз.С.1 Одновременно поворачивающийся двухшнековый экструдер
С высокими эксплуатационными характеристиками, винтовой тип, находящийся в зацеплении для характеристик по самоочистке.

Винты, диаметр: 71 мм
Соотношение ном длина/диаметр: 1:40
Макс винтовая скорость: 200 об/мин

С.1.1. Опорная стальная сварная рама
Изготовлено из прочных сварных стальных пластин и профилей.
Предоставляется с уравнивающими болтами.

С.1.2 Бачок (емкость)
Модульное исполнение, изготовлено из 10 квадратных секторов емкости, каждый сектор длиной 4 D.
Корпус из секторов изготовлен из стали С-50 с внутренней сменной футеровкой, износостойкого сплава.
Встроенный водный контур охлаждения, простая конструкция и легкое обслуживание.
Система нагрева высокой эффективности – патронный нагреватель.

С.1.3 Комплект винтов
Прошивной вал из специального сплава – стойкий к повреждению/деформации/скручиванию.
Модульное исполнение.
Винтовые элементы

С.1.4. Редуктор

Крутящий момент каждого винтового вала Нм 1750 каждого вала
Передаточное число редуктора 7,5:1

С.1.5. Главный двигатель переменного тока

Мощность на валы редуктора 73 кВт
Скорость 1500 об в мин

С.1.6. Установка водного охлаждения для экструзионного бачка (емкости)
Для подачи охлаждающей воды к каждому сектору бачка.
Включая циркулирующий насос.
Теплообменник вода/вода с расширительной камерой.
Соединяющий трубопровод.

С.1.7. Датчики температуры плавления и давления
Встроены в передний конец бачка.

Поз.С.2. Система вентиляции, включая:
вакуумный насос с водяным кольцом (система замкнутого контура, предложено в качестве опции)
вентилирующий свод
конденсатор дыма
промежуточный коллектор порошка

С.2.1. Дополнительная система вентиляции
Для отработанной излишней влажности от фильтров.
Естественная вентиляция (не вакуумный насос).

С.2.2. Специальная препятствующая закупориванию система для древесной муки
Двухвинтовое устройство для заталкивания обратно материала, который вылезает из бачка (емкости) из-за увеличения в объеме и давления пара.
Необходим для высокого процента фильтрации наполнителя или содержания высокой влажности.
Вакуумное отверстие установлено наверху на противоположном к винтам конце.
Винты сделаны из закаленной и шлифованной стали.
Стальной бачок с термообработкой.
Приводится от редукторного двигателя переменного тока.

Поз.С.3 Двухвинтовой боковой питатель
Винты, диаметр: 70 мм
Для подачи наполнителей в расплавленную пластмассу.
Двойные винты сцепленного типа.
Винты, изготовленные из закаленной и шлифованной стали.
Бачок (емкость) из закаленной стали с цепью водяного охлаждения.
Приводится от редукторного двигателя переменного тока, регулируемого цифровым частотным контроллером.

Поз. С.4 Редуктор 70
Для стабилизации линейного выхода и образования достаточного давления для питания головки пресс-формы без влияния на качества экструдера.
Специальное исполнение, подходящее для экструзии заполненных материалов.
Специальное износостойкое покрытие корпуса насоса и редукторов.
Редукторный двигатель 7, 5 кВт и универсальное соединение.
Зонд (щуп) давления плавления на входе/выходе.
Зонд (щуп) температуры плавления на выходе.
Зоны нагрева, вкл. основной кабинет (управления), специализированная система управления, соединенный с устройством контроля экструдера.

Опции для секции С

Поз.С.5 Замкнутый контур для вакуумного насоса
Желательно не тратить воду, и цеха для обработки воды нет.
Сепараторная емкость воздуха/воды встроена в опору насоса.
Встроенный теплообменник вода/вода.
Необходимо часто сменять воду (через 305 дней в зависимости от уровня загрязнения воды).

СЕКЦИЯ D пресс-формы и калибраторы

Поз. D.1. Пресс-форма профилей для насыпного материала профиля 60х60

D.1.1. Экструзионные пресс-формы для профилей
Соединение с редукторным насосом.
Встроенный, нержавеющая сталь.
Обогрев при помощи электрических нагревателей.
#5 терморегулируемых зон, вкл. главный кабинет.

D.1.2. Калибровочная группа профилей
Сухая и мокрая система.
Калибровочное устройство, открывающееся с помощью шарниров (петлей).
Изготовлено из нержавеющей стали.

D.1.3. Под вакуумными охлаждающими емкостями.
Изготовлено из 3 секций длиной 2 м.
2 секции с вакуумным кольцом.
1 секция только для охлаждения.
Изготовлено из алюминия и органического стекла (плексиглас).
Система охлаждения «полная вода (полностью водяная)».

Поз. D.2. Пресс-формы профилей насыпного материала в виде полу-пирамиды, профиль 70х60х45

D.2.1. Экструзионные пресс-формы для профилей
Соединение с редукторным насосом.
Встроенный нержавеющая сталь.
Обогрев при помощи электрических нагревателей.
#5 терморегулируемых зон, вкл. главный кабинет.

D.2.2. Калибровочная группа профилей
Сухая и мокрая система.
Калибровочное устройство, открывающееся с помощью шарниров (петлей).
Изготовлено из нержавеющей стали.

D.2.3. Под вакуумными охлаждающими емкостями.
Будет поставляться та же емкость охлаждения, как и для формы профилей 60х60

СЕКЦИЯ E Главный шкаф управления

Поз.Е.1 Главный шкаф управления
Система на основе ПЛК для контроля всей последовательности передвижения.
Интерфейс оператора с сенсорным экраном с цветным монитором.
# 18 зон температурного контроля (2 отдельные зоны для пресс-форм).
Зоны терморегуляции, встроенные в ПЛК.
Все системы кондиционирования.
Построен по стандартам ЕС.
Степень защиты: IP54.

Е.1.1. Удаленный пакет обновлений
Через промышленный LAN с доступом в Интернет.
ПО и техника на основе системы eWon.
Соединение с Интернетом, необходимое на поле со статичным IP адресом и открытым межсетевым экраном компании.

Е.1.2. Соединительные кабели
Соединительные кабели и коробы для прокладки кабеля от кабинета к экструдеру.
Панель управления, расположенный макс на расстоянии 3 м от экструдера.

СЕКЦИЯ F оборудование, расположенное ниже по технологической цепочке

Поз. F.1 Держатель калибровочного устройств
Для профилей с макс шириной: 150 мм
Длина опорного стола: 7 м
Продольное и высокое (наверное, осевое) смещение двигателями переменного тока.
Ручное поперечное смещение.
Сеть распределения охлаждающей воды с термометрами и регуляторами потока.
Центробежный насос 4 кВт для циркуляции воды.
200 л коллекторы для воды из нержавеющей стали.
Теплообменник вода/вода.
Вакуумная распределяющая сеть с вакуумметрами и регуляторами.
# 3 вакуумный насос 5,5 кВт.

Поз. F.2 Устройство отвода изделия из экструдера конвейерного.
Для макс ширины профиля 150 мм.
Стальная рама и алюминиевая конструкция держателя конвейера.
Плоский конвейер из специальной синтетической резины, стойкой к износу.
Приводной двигатель 1,5 кВт для каждого конвейера.
Пневматические цилиндры для верхнего открытия/закрытия конвейера, макс шаг 160 мм.

F.3. Устройство поперечной резки
Для макс ширины профиля 150 мм
Для макс высоты профиля 60 мм.
Стальная конструкция.
Лопасть из видиа, диаметр 400 мм.
Пневматический цилиндр для хода цилиндра вниз.
Приводной двигатель 1,5 кВт.
Устройства безопасности.

F.3.1. Устройство всасывания стружки
Металлическая конструкция для опоры тканевого воздушного фильтра и приемные полиэтиленовые мешки.
Всасывающий вентилятор из стали.
Макс мощность 2500 м3/ч.

F.4. Стенд / стан сборки для профиля разреза
Стальная структура с подвижными пластинами из алюминия.
Габариты пластины: 500х6000 мм.
Система бокового выталкивания с пневматическим приводом для передвижения профилей в /к приемной наклонной плоскости.

Опция 1. Оборудование для соэкструдированного отделочного слоя

Поз.Е.1. – Экструдер с одним винтом.
Винт, диаметр: 45 мм
Номинальное отношение длины к диаметру: 1:30
Макс скорость винта: 100 об в мин

Е.1.1 Опора стальной сварной рамы

Е.1.2. Бачок (емкость)
Изготовлено из азотированной стали LK3.
Обогрев керамическим обогревателем.
Система охлаждения электро-вентилятора.

Е.1.3. Винты
Изготовлено из азотированной стали LK3.

Е.1.4. Редуктор
Двигатель / коробка передач с помощью ремня и шкива.
Принудительная смазка.

Е.1.5. Главный двигатель переменного тока

Мощность к валам редуктора: 20 кВт
Скорость двигателя: 1500 об в мин

Е.1.6. Температура плавления и датчик давления

Линия по производству изделий из резинокомпозита

Поз. Е.2. Дополнительные инструменты для соэктсрудирования
Для пресс-форм для профилей из материала 60х60.

Линия по производству изделий из резинокомпозита

Поз. Е.3. Дополнительные инструменты для соэктсрудирования
Для пресс-форм для профилей из материала в виду полупирамиды 70х60х45.


Полимерное оборудование

Валковые машины и каландры
Оборудование для переработки полимерных материалов
Прессовое оборудование для полимеров. Машины таблетирования
Термопластавтоматы (литьевые машины)

Редукторы

Винтовые насосы. Шнековые насосы для мазута
Винтовые компрессоры. Винтовые компрессорные установки

Винтовые насосы

Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым экструдерам и экструзионным линиям.

Ваши запросы на оборудование просим присылать в технический департамент нашей компании на e-mail: info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86

Центральный сайт компании ENCE GmbH
Наша сервисная компания Интех ГмбХ

Головные Представительства в странах СНГ:
России
Казахстане
Украине
Туркменистане
Узбекистане
Латвии
Литве

Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH