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