Введение. Введение 1.Экструзия – общая характеристика процесса .. 1.1 Технологическая схемаСодержание
Введение
Подавляющее большинство термопластов представляет собой гомогенные (ненаполненные) материалы, свойства которых определяются свойствами самого полимера. Небольшие количества других компонентов (пластификаторы, понижающие температуру перехода в вязкотекучее состояние и вязкость расплава полимера, стабилизаторы, замедляющие его старение и термодеструкцию, красители и др.), как правило, растворены в полимере и не вызывают резкого изменения его свойств. Поэтому очень важно подробно ознакомиться со свойства термопластичных полимеров, их связь со способами и режимами синтеза и условиями формования. Наряду с хорошими технологическими свойствами термопластичные полимеры обладают в ряде случаев уникальным сочетанием эксплуатационных свойств: легкостью, стойкостью к действию агрессивных сред, отличными диэлектрическими, оптическими, фрикционными свойствами. Одним из важных представителей термопластов является полиамид. Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений. Полиамиды представляют огромный по числу представителей и очень важный по своему научному и практическому значению класс высокомолекулярных соединений. Полиамиды представляют собой высокомолекулярные соединения линейной структуры с молекулярной массой до 30 тысяч. Макромолекулы состоят из гибких метиленовых цепочек и регулярно расположенных вдоль цепи полярных амидных групп. Наличие амидных групп, способных образовывать водородные связи, определяет физико-химические свойства, общие для всех полиамидов. В настоящее время практическое значение имеют лишь некоторые из большого числа синтезированных полиамидов. Процесс переработки служит для получения изделий или полуфабрикатов с заданным комплексом свойств, определяемым условиями эксплуатации изделий. Таким образом, назначение материала, изделий, полуфабрикатов и условия их эксплуатации определяют направленность процесса переработки. Целью данной работы является рассмотрение метода экструзии – как основного метода, для получения пленок из полиамидов. Среди многочисленных методов получения полимеров из термопластов наибольшей производительностью отличается экструзия. Экструзионное оборудование при сравнительно небольшой металло- и энергоёмкости обеспечивает непрерывное проведение технологических процессов переработки полимеров в поточных линиях с высокой степенью автоматизации. В настоящее время имеется огромное множество видов полимеров, пригодных для получения полимерных материалов и изделий из полимеров. Однако две трети всего производства полимеров составляют так называемые крупнотоннажные полимеры: полиэтилен, полипропилен и поливинилхлорид. Несмотря на все многообразие полимеров, перерабатываемых методом экструзии, в настоящей работе основное внимание будет уделено термопластичным материалам (поливинилхлориду, полиэтилену и полипропилену). Переработка ПМ и ПКМ представляет собой сложный технологический процесс, включающий в себя совокупность различных технологических операций, по мере выполнения, которых происходит изменение состояния, формы и свойств исходного ПМ до достижения заранее заданных эксплуатационных свойств [6]. Цель данной работы – изучить, метод экструзии, как один из основных методов получения пленок из полимерных материалов.В данной работе будут рассмотрены несколько основных разделов посвященных экструзии в целом; это в свою очередь устройство экструдера, предварительная подготовка материалов для перерабатывания в экструдере, и сам технологический процесс получения пленки. 1. Экструзия – общая характеристика процесса
Экструзия - метод формования длинномерных полимерных деталей с постоянным поперечным сечением путём непрерывного выдавливания расплава полимера сквозь формообразующее отверстие головки с последующей фиксацией фазы охлаждения расплава. В мировой практике до 40% термопластичных полимеров перерабатывают в изделия методом экструзии с использованием червячных прессов (экструдеров) различных типов. Под экструзией понимается метод непрерывного выдавливания полуфабриката полимера, находящегося в вязко-текучем состоянии сквозь формующую головку, имеющую конфигурацию поперечного сечения детали, с последующим охлаждением. Давление на расплав перед формующей головкой может создаваться разными механизмами; шнеком, плунжером, шестерёнчатым насосом, дисками и другими устройствами. Производство различных видов изделий методом экструзии осуществляется путем подготовки расплава в экструдере и придания экструдату той или иной формы посредством, как было сказано, продавливания его через формующие головки соответствующей конструкции с последующими охлаждением, калиброванием и т. д. По устройству и принципу работы основного узла, продавливающего расплав в головку, экструдеры подразделяются на шнековые, бесшнековые и комбинированные.[6] В отдельных случаях применяются бесшнековые, или дисковые, экструдеры, в которых рабочим органом, продавливающим расплав в головку, является диск особой формы. Движущая сила, продавливающая расплав, создается в них за счет развития в расплаве нормальных напряжений, направленных перпендикулярно касательным (совпадающим с направлением вращения диска). Дисковые экструдеры применяются, когда необходимо обеспечить улучшенное смешение компонентов смеси. Из-за невозможности развивать высокое давление формования такие экструдеры применяются для получения изделий с относительно невысокими механическими характеристиками и небольшой точностью размеров. Полимеры, перерабатываемые на дисковых экструдерах, должны иметь повышенную термостабильность расплава. Комбинированные экструдеры имеют в качестве рабочего органа устройство, сочетающее щнековую и дисковую части, и называются червячно-дисковыми. Применяются для обеспечения хорошего смесительного эффекта, особенно при переработке композитов. На них перерабатываются расплавы пластмасс, имеющие низкую вязкость и достаточно высокую эластичность. Шнековые экструдеры могут быть различных типов: одно- и двухшнековые; одно- и двухступенчатые; универсальные и специанализированные; с осциллирующим (вдоль оси) и одновременно вращающимся шнеком; с зоной дегазации и без нее; с вращением шнеков в одну и в противоположные стороны и т. п.[6].
Схема 1. - Схема одношнекового экструдера: 1 — бункер; 2 — шнек; 3 — цилиндр; 4 — полость для циркуляции воды; 5 — нагреватель; б— решетка с сетками; 7 — формующая головка; 1, II, III — технологические зоны (пояснения в тексте).[6]
Схема 2. - Основные типы шнеков: а — шнек общего назначения с тремя (I, II, III) геометрическими зонами; б — шнек для переработки высококристаллических полимеров; в — шнек для экструзии ПВХ; D — наружный диаметр; L — длина (технологическая) шнека; h — глубина нарезки шнека [6].
Наиболее простым является одношнековый экструдер без зоны дегазации. Основными элементами экструдера являются обогреваемый цилиндр, шнек (с охлаждением или без него), сетки, размещаемые на решетке, и формующая головка. В зависимости от природы полимера, технологических режимов переработки применяются шнеки различного профиля, в частности с различным характером изменения глубины h нарезки по длине шнека. В зависимости от вида выпускаемого изделия применяют либо коротко-, либо длинношнековые машины, т.е. с малым или большим отношением длины L к диаметру D шнека (L/D) (см. рис 2). Значения D и L/D являются основными характеристиками одношнекового экструдера. Параметрический ряд отечественных экструдеров построен по диаметрам шнека: D = 20; 32; 45; 63; 90; 125; 160; 200; 250; 320 мм. В наименовании типоразмера червячного пресса указываются D и L/D. Например, ЧП-45 х 20 означает следующее: ЧП — червячный пресс, D = 45 мм, L/D = 20[6].
|
