Transcript WYTŁACZANIE
WYTŁACZANIE
Jest to proces postaci ciągły
,
w którym materiał w najczęściej granulatu podawany jest W Po do uplastycznia ogrzewanego się a następnie homogenizacji przechodzi przez wymiar lub nawijana na bęben.
cylindra po głowicę.
głowicy pod ciśnieniem formowany jest wyrób, który przechodzi przez kalibrator.
schłodzeniu wytłoczka jest cięta na
Cechy charakterystyczne procesu wytłaczania
• proces ciągły, • wysokociśnieniowy, • do produkcji wyrobów: płyt wielowarstwowe), profili (otwarte, (lite, spienione, zamknięte), rur, węży, izolacji kabli, uszczelek.
• wyroby produkowane są z termoplastów i elastomerów wulkanizujących • bezodpadowy, • o dużej wydajności, • w pełni zautomatyzowany, • elastyczny, • mobilny.
Wady i zalety procesu wytłaczania
ZALETY
• • • • • • •
możliwość wytwarzania skomplikowanych bardzo wyrobów w jednej operacji technologicznej otrzymujemy użytkowania, wyrób obróbki wykańczającej gotowy praktycznie wysoka kształtu wyrobu do bez jakość i powtarzalność i wymiarów, estetyka możliwość pełnej automatyzacji, komputeryzacji procesu możliwość masowej produkcji niska pracochłonność niska substancji emisja szkodliwych WADY
• • •
wysoki koszt technologicznego oprzyrządowania technologia nie ekonomiczna przy krótkich seriach produkcyjnych długi czas przygotowania i spore nakłady finansowe związane z wdrożeniem do produkcji nowego wyrobu
Przykładowe wyroby otrzymane metodą wytłaczania
Proces wytłaczania
materiał Głowica (narzędzie) Wytłaczarka (m aszyna ) Produkt finalny
Schemat linii do wytłaczania
materiał 1 2 3 4 5 6 Oznaczenia: 1.
Napęd wytłaczarki, 2. wytłaczarka, 3. głowica, 4. kalibrator, 5. Urządzenie chłodzące, urządzenie odciągowe, 7. urządzenie tnące Lub bęben nawijający 7 wyrób
Wytłaczarka i ślimaki
Rozdrabniacz i granulator
Przykładowe kalibratory i urządzenia odciągowe
Schemat wytłaczarki
Współczesna wytłaczarka
Linia do produkcji folii rękawowej
Schemat linii do wytłaczania folii rękawowej
Przykładowe głowice do produkcji profili
Cykl wytłaczania i parametry procesu
Cykl wytłaczania – etapy
• • • • • • • uplastycznienie, odgazowanie i uplastycznienie materiału uformowanie wyrobu w głowicy kalibracja kształtu chłodzenie (wodą lub powietrzem) Cięcie lub nawijanie na bęben
Parametry procesu temperatury -
(stref grzewczych na cylindrze i głowicy, temp. połówek formy na termostacie)
Prędkości
(odciągu, prędkość obrotowa ślimaka)
Budowa wytłaczarki
Oznaczenia a) głowica, b). Lej zasypowy, c) grzałki, d) obudowa, e). ślimak
Kinematyka procesu wytłaczania
• • •
Typy przepływów przepływ wleczony - Q w przepływ ciśnieniowy - Q p przepływ przeciekowy - Q s Q = Q w – Q p Q s V U T
φ U= π
.
D
.
N v = Ucos φ T = Usin φ
Qw Qs Qp Q
Strefa uplastyczniania mechanizm uplastyczniania
W strefie uplastyczniania następuje proces topienia materiału Ciśnienie p Inicjacja procesu uplastyczniania cylinder Zwój nacierający
σ
grzanie
2 1 h
Szerokość kanału x V b Przekrój przez kanał ślimaka Ruch cyrkulacyjny tworzywa w kanale Oznaczenia:
1. Tworzywo w stanie stałym, 2. film uplastycznionego materiału, h grubość uplastycznionego materiału około 0.5mm, σ
luz między cylindrem a łysinką ślimaka około 0.1mm
Strefa dozowania ślimaka W strefie dozowania następuje homogenizacja termiczna materiału
Materiał jest intensywnie mieszany poprzez zastosowanie elementów tnących (kołków, przegród, itp…). Dążymy do zamiany przepływu laminarnego w turbulentny.
• • •
Kalibracja
spęcznienie powytłoczeniowe (efekt Barusa) •
Kalibracja to proces ostatecznego ustalania kształtu i wymiarów wyrobu (wytłoczki). Kalibracja polega na niwelowaniu efektu spęcznienia metodami mechanicznymi Spęcznienie powytłoczeniowe (efekt Barusa) to proces powiększania się wymiarów poprzecznych wyrobu po wyjściu z ustnika głowicy lub kapilary Spęcznienie jest efektem dużego skoku naprężeń normalnych po wyjściu polimeru z ustnika i jest cechą materiałów lepko- sprężystych do których zaliczamy polimery Spęcznienie zależy od szybkości ścinania, temperatury stopu polimerowego, cech reologicznych przetwarzanego polimeru D 1 D 0
Ilustracja zjawiska Barusa D 1 >D 0
Typy kalibratorów
• • • •
nadciśnieniowe
– stosowane do kalibracji rur
podciśnieniowe
– stosowane do kalibracji rur, węży
na zasadzie przeciągania
– stosowane do kalibracji profili otwartych,
na zasadzie walcowania
stosowane do kalibracji płyt
Kalibrator podciśnieniowy
1 2 p 1 p 2 p 2 >>p 1 3 4 Oznaczenia 1.
Ustnik głowicy 2. rura, 3. komora podciśnieniowa, 2.
4.komora chłodząca
Kalibrator nadciśnieniowy
powietrze woda
1 2 3 4 5 Oznaczenia
1. ustnik głowicy, 2. rura, 3. komora kalibratora, 4 korek zamykający 5.wanna chłodząca
A Kalibrator na zasadzie przeciągania i walcowania 1 2 3 4 B 2 1 3 A kalibrator do przeciągania profili:
1. walce kalibrujące, 2. walce ciągnące, 3.wanna chłodząca, 4 płyta kalibrowana
B - kalibrator do walcowania -
1. nawiew powietrza, 2. komora z przegrodami kalibrującymi i chłodzącymi, 3. profil kalibrowany
Wytaczanie dwuślimakowe charakterystyka procesu
• • • • • • • •
Zastosowanie
formowanie kształtowe granulowanie mieszanie wytwarzanie kompozytów przeprowadzanie syntez
Cechy charakterystyczne przepływ materiału wymuszony możliwość formowania wyrobów z materiałów kompozytowych o dużej lepkości i trudnej mieszalności dobra homogenizacja polimeru możliwość przetwarzania półfabrykatów w postaci żelu, pasty, krajanki, proszku, granulatu
• •
Podział ze względu na obroty ślimaka przeciwbieżne ślimaki obracają się w przeciwnych kierunkach współbieżne ślimaki wykonują ruch obrotowy w tym samym kierunku Podział ze względu na typ zazębienia ślimaków
• • •
szczelnie zazębiające się nieszczelnie zazębiające się niezazębiające się
Wytłaczarka dwuślimakowa
Wytłaczarka dwuślimakowa
Budowa wytłaczarki dwuślimakowej
1 2 3
1. Lej zasypowy, 2 cylinder, 3.para ślimaków
ślimaki
Twin-Screw Extruders (TSE)
ślimaki
Wymuszony przepływ tworzywa w układzie dwuślimakowym
Wytłaczarki przeciwbieżne wytłaczarki współbieżne
Parametry wytłaczania dwuślimakowego
•
temperatura stref grzewczych,
•
prędkość obrotowa ślimaka Prędkość obrotowa wału silnika wynosi 1750 obr/min jest to dużo za dużo dla ślimaka wytłaczarki. Z jednej strony taka prędkość powodowałaby generowanie zbyt dużego ciepło w wyniku tarcia, z drugiej czas przebywania tworzywa w układzie byłby za krótki, nie gwarantował właściwego mieszania a nawet uplastycznienia.
Typowe przełożenia to 10:1 i 20:1. Wyróżnić jednak możemy przypadki, dla których prędkości obrotowa wynosi 10-40 obr/min (wytłaczanie dwuślimakowe przeciwbieżne, PVC twardy, profile) lub 200-1400 obr/min (wytłaczanie dwuślimakowe współbieżne,
Formowanie z rozdmuchem
Odmiany
•
Swobodne
przeznaczone do formowania z wytłaczanego z rękawa, folii opakowań butelek , fiolek, beczek itp..
•
z rozciąganiem
formowania przeznaczone do opakowań z preform wykonanych następnie metodą wtryskiwania, w drugim etapie rozdmuchiwanych z opcją mechanicznego w butelczarce rozciągania • • • • • • •
Cechy charakterystyczne procesu proces cykliczny proces niskociśnieniowy przetwarzane tworzywa termoplasty półfabrykat rekaw lub preforma w pełni zautomatyzzowany o dużej wydajnośći mobilny
Maszyny do produkcji opakowań metodą wytłaczania z rozdmuchiwaniem (swobodnym)
chłodzenie
Etapy formowania metodą wytłaczania z rozdmuchem
Grzałki wytłaczarki 1 Powietrze o ciśnieniu kilka bar 2 3 Parametry: # temperatura rękawa, # ciśnienie powietrza wprowadzonego do formy # czas chłodzenia A B C A forma otwarta, B forma zamknięta, C – formowanie naczynia Oznaczenia: 1. ustnik wytłaczarki, forma rozdmuchowa, 3. wytłoczony rękaw
Przykłady wyrobów wykonanych z preform
Forma do preform
Maszyny do produkcji opakowań z PET
maszyna
Etapy procesu formowania opakowań z PET
ogrzewanie lampami kwarcowymi A B Powietrze o ciśnieniu do 40bar C
A – ogrzewanie preform, B – umieszczenie ogrzanej preformy w formie i uformowanie butelki po przez wprowadzenie powietrza do wnętrza butelki C schłodzenie butelki i otwarcie formy i usunięcie butelki z formy
Parametry: # temperatura preformy, # ciśnienie powietrza wprowadzonego do formy, # czas chłodzenia