Теоретическая подготовка. При разработке экструзионной линии для изготовления конкретного изделия необходимо учитывать те закономерности

При разработке экструзионной линии для изготовления конкретного изделия необходимо учитывать те закономерности, которые определяют процесс на каждом отдельном участке и выбирать оптимальные параметры для всех стадий при равной их производительности.

Грануляция.

При расчете грануляторов рассчитывают скорость вращения ножа гранулятора.

Длина гранул L_гр (см), образующихся при гранулировании:

L _гр= u T

u – скорость экструзии, м/с

u = или u=

d_p- диаметр отверстия в решетке, м

-объемный расход расплава через одно отверстие гранулирующей решетки, м³/с

-объемная производительность экструдера, м³/с

Q_в- массовая производительность экструдера, кг/мин

Z-число отверстий в решетке

-плотность материала при температуре расплава, кг/ м³

T-период резания гранул, с

Т=

-число ножей

-частота вращения ножей, об /мин

Частота вращения ножей зависит от свойств перерабатываемого материала (рекомендуется принимать не более1500 об /мин во избежание быстрого износа ножей и фильеры)

Скорость ножа

u_н =

R-радиус держателя ножа или расстояние от оси вращения ножа до точки резания, м

Е сли производительность экструзионной машины отличается от расчетной, то частоту вращения ножей регулируют так, чтобы сохранить постоянную величину гранул.

Производство труб и профилей.

Производство труб, шлангов, профилей состоит из следующих стадий: выдавливание заготовки, калибровка, охлаждение, отбор (вытягивание), резка и штабелирование (при производстве шлангов осуществляется их намотка на барабан.

Важное значение для изготовления с оптимальной производительностью качественных труб и профилей имеют разные размеры калибрующей насадки и охлаждающей ванны, которые зависят от размеров изделия, свойств перерабатываемого материала, температуры расплава на выходе из головки и скорости экструзии трубы. Длина калибрующей насадки должна быть достаточной для предварительного охлаждения изделия и фиксации его геометрической формы.

- длина калибрующей насадки, м (на практике длина насадки редко превышает 1м; так, при производстве труб из непластифицированного ПВХ ;

где е – безразмерная физическая константа, определенная экспериментально (для полиэтиленов , для ПВХ ; а – коэффициент температуро - проводимости полимерного материала, ; и – скорость прохождения трубы через насадку, :

Для труб, толщина стенки которых по сравнению с диаметром мала :

При отсутствии данных о скорости можно использовать преобразованное уравнение

где Q – объемная производительность агрегата, .

Скорость выдавливания трубы из формующей головки:

Здесь – производительность экструдера, ; - средний диаметр кольцевого зазора головки, м; – толщина кольцевого зазора головки, м:

Скорость отвода трубы может колебаться от для труб большого диаметра , для толстостенных труб

Скорость отвода трубы может быть приблизительно подсчитана по формуле:

Здесь – длина охлаждающей ванны, м; с – удельная теплоемкость полимера при средней температуре расплава, ; - плотность полимерного материала при средней температуре расплава, ; λ _р – теплопроводность расплава материала, - коэффициент теплоотдачи от металлической стенки к полимеру, .

=0, 055-0, 0455=0, 0095 м –расстояние от оси вращения ножа до точки резания

Изоляция проводов и кабелей.

Нанесение полимерного покрытия на электропроводники осуществляется в Т – образной головке, где расплав встречается с проходящими через головку проводов.

Линейные скорости наложения изоляции постоянно растут и в зависимости от диаметра провода и толщины изоляции могут составлять от

Расход полимерного материала на один метр изоляции G можно определить по формуле

G= K₁ K₂ n (d+ _н)

Здесь n – число жил в кабеле; – коэффициент, учитывающий укрутку жил; ; для многопроволочных сечений до - ; выше ; d – диаметр провода, м; – толщина изоляции, м.

Производительность кабельного агрегата :

Q=2 (r+ /2)

где – скорость отвода провода, ; r – радиус провода, м.

Общий объемный расход расплава Q на покрытие проводника является суммой объемных расходов, осуществляемых под действием давления расплава в головке Q_р и скорости движения Q_д

Q= Q_р+ Q_д

Q_р=КР_r/

K= (R _ф+R_с) (R_ф-R_с)³ /(12L)

R _ф-радиус фильеры,

R_с-радиус провода

L-длина формующей части фильеры

Производство экструзионно-выдувных (полых) изделий.

Процесс осуществляется в две стадии: вначале выдавливают горячую высокоэластическую трубчатую заготовку, а затем помещают ее в форму, где после раздува сжатым воздухом она охлаждается и принимает конфигурацию готового изделия.

Для расчета производительности необходимо знать размеры заготовки (l ₃ и ₃)

l ₃=1, 15 l_и

l_и - длина изделия. Длину заготовки берут на 15 % больше длины изделия для того, чтобы можно было оформить днище изделия:

D_н = D_и / _р

D_н -наружный диаметр заготовки,

_р -коэффициент раздува (1, 5-5)

Толщину заготовки определяют с учетом постоянства массы изделия и заготовки

^1/2] / (1, 72 )

Оптимальная скорость выдавливания:

V=1, 6

_р- плотность расплава

- наибольшая (ньютоновская)вязкость расплава, для ПЭНП =1.1*10⁴Па*с

Объемный расход расплава:

Q=

Время цикла формования изделия определяют по формуле:

-время экструзии заготовки (не должно превышать 15с, чтобы исключить чрезмерное охлаждение заготовки окружающим воздухом)

-время смыкания формы, 1с

-время раздува заготовки,

-время охлаждения,

-время раскрытия формы и удаления готового изделия, 1с

Время раздува рассчитывают:

или C

W-объем внутренней полости изделия,

=Т₁/Т₂=0.25-0, 7-коэффициент, учитывающий изменение удельного объема, вызванное изменением температуры и давления.

Т₁-температура воздуха перед дутьевым соплом,

Т₂-температура воздуха в конце цикла раздува в полости изделия

С- объемный расход воздуха, нагнетаемого в заготовку,

Р₁-давление сжатого воздуха при температуре Т₁(см.таблицу 1)

Р₂-давление сжатого воздуха при повышенной температуре.

Оптимальное давление раздува 0, 4-1, 0 МПа.

Время охлаждения

Время охлаждения, рассчитанное по формуле меньше реального на 15-20%

Экструзионная машина готовит расплав полимерного материала(пластицирует и гомогенизирует)в продолжении всего времени цикла, за исключением времени выдавливания заготовки

Поэтому объемная производительность экструдера равна

Q₀=

-объем заготовки.

Массовая производительность

Q_в=Q₀

Таблица1

Скорость прохождения сжатого воздуха в зависимости от диаметра сопла и давления.

Давление перед соплом, МПа	Скорость воздуха при диаметре сопла, см	Давление перед соплом, МПа	Скорость воздуха при диаметре сопла, см
0, 4	0, 8	1, 6	3, 2	0, 4	0, 8	1, 6	3, 2
0, 0071	0, 79	3, 17	12, 5	50, 9	0, 250	4, 98	19, 9	79, 6
0, 0143	1, 13	4, 48	17, 4	71, 7	0, 286	5, 5	21, 9	87, 7
0, 0214	1, 36	5, 49	21, 6	87, 8	0, 321	5, 97	23, 8	95, 6
0, 0286	1, 58	6, 31	24, 8	101, 0	0, 357	6, 5	25, 8	103, 7
0, 0357	1, 75	7, 02	27, 6	112, 2	0, 429	7, 46		119, 2
0, 0429	1, 93	7, 7	30, 8	122, 7	0, 50	8, 5	33, 9	135, 5
0, 050	2, 07	8, 3	33, 1	132, 4	0, 57	9, 49	37, 9	151, 6
0, 0643	2, 35	9, 4	37, 4		0, 64	10, 47	42, 8	168, 2
0, 0857	2, 69	10, 7		171, 6	0, 71	11, 5	45, 8	183, 6
0, 107	2, 98	11, 9	47, 5	190, 5	0, 786	12, 52	49, 8	199, 8
0, 143	3, 48	13, 9	55, 2		0, 857	13, 5	54, 1
0, 178	9, 97	16, 0	63, 6		0, 893	14, 0	56, 0
0, 214	4, 48	18, 0	71, 5