Гранулирование термопластов. Производство полимерных пленок и труб. Экструзионно-раздувное формование.

Гранулирование термопластов в экструдерах широко применяют и часто совмещают с их пластификацией и гомогенизацией, удалением летучих и влаги и даже введением некоторых ингредиентов. Расплав полимера продавливают через головку экструдера в виде жгутов, которые режут на гранулы быстро вращающимися ножами (рис.2.13). Гранулирование полиолефинов, пластиката ПВХ и сополимеров стирола проводят в одно- или двухчервячных или дисковых экструдерах большой производительности, а гранулы режут сразу по выходе из экструдера в расплавленном виде. Мелкие гранулы или гранулы из полимеров высокой вязкости охлаждают струей холодного воздуха, который одновременно применяют для транспортировки их на упаковку или дальнейшую переработку. Гранулы легко окисляющихся полимеров получают из головки полного погружения, срезают ножом и охлаждают в водяной бане с последующим отделением от воды и сушкой.

Методом экструзии наносят пластмассовые покрытия на бумагу, чтобы сделать ее более прочной и непроницаемой, и выдувают пленки толщиной 0, 02-0, 2 мм, а также изолируют трубы, провода и кабели. Для нанесения тонкослойных покрытий, получения плоских пленок и листов на экструдер устанавливают плоскощелевую головку (рис.2.14 а). Расплав из канала 6, соединяющего корпус головки 7 с экструдером, нагнетается в распределительный канал 5 головки и из него – в сужающийся щелевой зазор 4 между подвижной губкой 2 и неподвижной губкой 3. В конструкции головок могут быть плавно расширяющаяся полость («рыбий хвост») или расположенный в потоке расплава фигурный выступ («островок»), которые необходимы для того, чтобы диаметр червяка экструдера не ограничивал ширину профилируемых пленки или листа. Конструкция первой головки проста, но при экструзии профилирующая щель может под давлением расплава расширяться в средней части, из-за чего получается разнотолщинное изделие. Головка с «островком» состоит из двух деталей, жестко стянутых в средней части болтами, но она может разделить расплав на два потока с образованием шва в средней части изделия.

Угловую кольцевую головку (рис.2.14 б) используют для получения рукавной пленки. Между деталями 3 и 7 корпуса головки, соединенной с экструдером переходником 4, установлен фланец 9, к которому прикреплены рассекатель 6 и дорн 10. Расплав, поступающий по каналу 5, разделяется рассекателем и, проходя по кольцевому каналу 11, выдавливается в виде рукава через кольцевую щель между дорном и мундштуком 12. Для центровки мундштука по отношению к дорну служат регулировочные болты 2, расположенные по окружности нижней части корпуса. Через каналы 8 нагнетается воздух для раздува пленочного рукава 1. Помимо стационарных, применяют вращающиеся головки, с помощью которых более равномерно распределяется расплав при выдавливании и повышается скорость экструзии.

При наложении полимерной изоляции на металлические провода и кабели применяют Т-образные (рис.2.14 в) и косоугольные кольцевые головки, расположенные соответственно под углом 90 ^о, 60 ^о или 45 ^о к оси червяка. Расплав из корпуса экструдера 5 нагнетается в кольцевую полость корпуса головки 7 червяком 4, а металлический провод протягивается через канал 6 в дорне 8 и покрывается слоем расплава в нижней части матрицы 1, закрепленной в держателе матрицы 2 регулировочными болтами 3.

Экструзию труб проводят с осевой кольцевой головкой (рис.2.15 а). Расплав нагнетается червяком 1 через фильтрующую решетку 2, разделяется рассекателем 9 и выдавливается в виде трубы через зазор между дорном 5 и втулкой 6 мундштука 4, положение которого регулируется болтами 8. Головки имеют электрические нагреватели 7 и датчики для автоматического контроля и регулирования температуры. Трубы калибруют пневматическими и вакуумными устройствами, присоединяемыми к экструзионной головке. Более распространены пневматические устройства (б), которые нагнетают сжатый воздух в полость трубы 2 через канал 1 в дорне головки и прижимают ее к полированной поверхности устройства 3. Для герметизации полости трубы применяют скользящую пробку 5, которая закреплена на торце штанги 4, соединенной с дорном, или перетягивают свободный конец трубы (в), которую при калибровании охлаждают водой через рубашку устройства 3 или в водяной ванне 8 и транспортируют тянущими роликами

Экструзией профилируют от 19 (США) до 48% (Япония) термопластов. Производство экструдеров развивается в направлении создания машин с диаметром червяка до 500 мм и отношением L/D=30-40, увеличения длины и повышения частоты вращения червяков двухчервячных машин, применения вращающихся головок и приводов с бесступенчатым регулированием частоты вращения. Для профилей используют специальные головки, канал которых соответствует конструкции изделия. Полуфабрикаты из термопластов поддаются механической обработке, склеиванию и сварке, из них можно формовать сложные изделия. Пластины полиэтилена высокой плотности для последующего вакуумформования получают на экструдере с длинным червяком (соотношение L/D= 15: 1) при степени сжатия 3: 1 или 4: 1 и прокатывают для уменьшения его тепловой усадки между двумя сильно сжимающими и сглаживающими валками 3, нагретыми до 100 ^о С

Экструзионно-раздувное формование – метод формования полых (объемных) изделий, при котором гранулированный или порошкообразный термопласт пластицируется в экструдере и выдавливается через профилирующее отверстие головки 5 в виде трубчатой заготовки 7 (рис.2.17). При получении заготовки необходимой длины смыкаются полуформы 8, зажимая один конец заготовки на дорне 4 или внизу на формующем ниппеле, на который заготовка надевается при выдавливании, и сваривая другой ее конец с помощью пресс-кантов 10. Герметизированную таким образом заготовку раздувают сжатым воздухом (0, 2-1, 0 МПа), который подают через отверстие в дорне или формующем ниппеле или через иглу, помещенную между полостями смыкания полуформ. При раздувании заготовки уменьшаются толщина ее стенок и увеличиваются размеры сечения. Отформованное изделие охлаждают воздухом или жидким диоксидом углерода, после чего форму размыкают и удаляют из нее изделие с помощью сжатого воздуха или специального приспособления. Продолжительность цикла формования – от нескольких сек до десятков мин. Эксплуатационные свойства изделий экструзионно-раздувного формования, зависят от свойств материала, конструкции формующего инструмента, технологических параметров экструзии и формования заготовки (табл.2.6). Наиболее важные свойства материала – плотность и индекс расплава. С увеличением плотности возрастает жесткость и ударная прочность изделия, его термическая и химическая стойкость и газонепроницаемость. С ростом индекса расплава материала улучшается качество поверхности изделия, но понижается ударная прочность, относительное удлинение, сопротивление растрескиванию и увеличивается разнотолщинность изделия, так как мягкая заготовка сильнее вытягивается под действием собственного веса. Для устранения разнотолщинности применяют и ряд технологических приемов: снижают температуру расплава, повышают скорость экструзии и точность регулирования заготовки.

Определяющие параметры экструзионно-раздувного формования – степень раздувания (обычно 3-5) и режим охлаждения изделия в форме. С увеличением степени раздувания повышаются разнотолщинность стенок изделия по его сечению, усадка по диаметру и степень ориентации материала в местах резкого изменения сечения, что снижает ударную прочность изделия и его устойчивость к растрескиванию. Длительность охлаждения изделия влияет на полноту кристаллизации материала и надмолекулярную структуру, в частности при быстром охлаждении образуются сферолиты меньшего размера. Раздувные агрегаты различаются по методам получения заготовок, размерам и конфигурации изделий, производительности и условиям работы (периодического или непрерывного действия). Автоматизированные раздувные агрегаты включают механические и пневматические транспортеры, устройства для удаления облоя, зенкования отверстий и переработки отходов. При необходимости агрегаты снабжают печатающими, дозирующими и упаковочными приспособлениями. Этим методом изготовляют различные емкости, тару, сантехническую арматуру и большой ассортимент детских игрушек. На производство изделий экструзионно-раздувным методом формования расходуется около 10% всех перерабатываемых термопластов

41. Литье под давлением методами инжекции и интрузии. Конструкции сопел и механизмы замыкания формы. Роторные литьевые машины. Литье двухцветных изделий.