Panoramica
I processi di estrusione offrono i vantaggi di tecniche di lavorazione della plastica completamente versatili, insuperate in importanza economica da qualsiasi altro processo. In tutto il mondo, le linee di estrusione sono i maggiori convertitori di materie plastiche e possono essere considerate i macchinari di produzione più importanti nell'industria della plastica.
TIPO E COSTRUZIONE DELL'ESTRUSORE
Esistono molti tipi diversi di estrusori progettati per produrre un'ampia varietà di materie plastiche e prodotti. Quelli più usati sono gli estrusori monovite e quelli bivite.
1.1 Estrusore con doppia vite conica
1.2 Estrusore con vite singola
Nella scelta delle dimensioni di un estrusore e del suo meccanismo di azionamento, le considerazioni da valutare includono:
La gamma di velocità delle viti da valutare comprende:
(1) la gamma di velocità della vite necessaria;
(2) il requisito che la velocità della vite debba essere infinitamente variabile e può richiedere determinati livelli di velocità o diversi intervalli;
(3)potenza massima richiesta dall'azionamento in base alla plastica da lavorare;
(4)relazione richiesta tra la velocità della vite e la coppia sull'albero della vite;
(5) se la macchina deve essere utilizzata per un singolo o più prodotti. Gli azionamenti sono costituiti da motori o cinghie, che sono collegati alle viti tramite sistemi quali riduttori a doppia riduzione. Gli azionamenti a cinghia sono utilizzati per le macchine più piccole. Gli azionamenti semplificano la trasformazione di alte velocità del motore in velocità inferiori e coppia elevata richiesta per azionare e controllare le viti.
FUNZIONAMENTO DELL'ESTRUSORE
Il funzionamento della macchina può avvenire in tre fasi. La prima fase richiede il funzionamento dell'estrusore per il riscaldamento con impostazioni operative delle apparecchiature a monte e a valle. La fase successiva prevede l'impostazione delle condizioni di lavorazione richieste per soddisfare i requisiti del prodotto al costo più basso. La fase finale è dedicata alla messa a punto e alla risoluzione dei problemi della linea completa. Un funzionamento di successo richiede molta attenzione a molti dettagli, come la qualità della fusione, il profilo di temperatura adeguato per la fusione ma che non degrada la plastica, la produzione di un minimo di scarti e procedure per l'avvio e l'arresto che non (o minimizzeranno)
degradare la plastica. La figura 1.8 mostra esempi di temperatura
profili per diverse materie plastiche.
LAVORAZIONE DELLA PLASTICA
Un estrusore è una combinazione di trasportatore a coclea e compressore. Come trasportatore, agisce meccanicamente come "avvitamento" all'indietro. Poiché la vite stessa rimane in un punto, la plastica si muove e viene forzata fuori attraverso la matrice. Poiché la plastica è viscosa e sviluppa resistenza all'attrito al flusso, è necessaria potenza per girare la vite. Come compressore, la vite sposta inizialmente la plastica solida (pellet, ecc.) e gradualmente la plastica si scioglie. Nella fase solida, è più densa, specialmente la plastica cristallina; con questa plastica esistono spazi d'aria con il risultato che hanno una bassa densità apparente (peso per volume). La vite comprime insieme la plastica solida. Con questa azione di pressione, l'aria di solito prende il percorso di minore resistenza e viene spinta fuori dall'apertura di alimentazione. Se rimane aria nella massa fusa, potrebbe essere rilasciata quando la massa fusa esce dalla matrice senza danneggiare il prodotto o potrebbe rimanere nel prodotto come contaminazione.
PROFILO DI RISCALDAMENTO E RAFFREDDAMENTO DELL'ESTRUSORE
Esempi di temperature di fusione in un estrusore
Il calore per ammorbidire la plastica viene fornito in due modi: tramite riscaldamento esterno del cilindro e forze di attrito interne esercitate sulla plastica a causa dell'azione della vite metallica nel cilindro metallico. La quantità di tale calore di attrito fornito è apprezzabile. In molte operazioni di estrusione rappresenta la maggior parte del calore totale fornito alla plastica. Si possono usare elettricità, fluidi come vapore o olio caldo. Il riscaldamento elettrico è generalmente preferito perché è il più comodo, risponde rapidamente, è più facile da regolare, facile da pulire, richiede una manutenzione minima, copre un intervallo di temperatura molto più ampio ed è generalmente il meno costoso in termini di investimenti iniziali.
EQUIPAGGIAMENTO AUSILIARIO
A valle della filiera vengono utilizzati diversi tipi di apparecchiature di decollo per soddisfare diversi requisiti di prodotto. Includono dispositivi di dimensionamento, vasche di raffreddamento, dispositivi di avvolgimento, controlli della velocità della linea (meccanici, elettrici e/o sonici), controlli della tensione (castellature, ecc.), dispositivi di trazione (caterpillar, rulli di schiacciamento, nastri trasportatori opposti, ecc.), taglierine in linea, apparecchiature di raccolta (vasche, vasche, impilatori, ecc.), postformatura, rulli di decollo rapidi e così via.
CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA
Figura 1.3 Esempi di perdite di energia da un estrusore
Quando si esamina l'energia consumata o persa, sono coinvolte le attrezzature utilizzate nella linea di produzione completa e la plastica. C'è uno sforzo continuo da parte della nostra macchina planstica POLYTECH, per ridurre il consumo di energia e la perdita di energia. La figura 1.3 è
un esempio di dove si verificano perdite di energia/calore da un estrusore.
Rispetto ad altri materiali, le materie plastiche hanno il più basso fabbisogno energetico specifico per la loro fabbricazione (Fig. 1.4), la fabbricazione di prodotti e il più basso consumo energetico per il riciclaggio. Il risparmio energetico può essere considerato nell'estrusione e nell'industria della plastica in generale da diversi punti di vista che vanno dalla produzione della plastica alla lavorazione al riciclaggio dei prodotti. In praticamente tutte le valutazioni, l'utilizzo delle materie plastiche consente di risparmiare o ridurre il fabbisogno energetico. Nelle automobili, negli aerei e in altri mezzi di trasporto, il crescente utilizzo delle materie plastiche riduce il peso e il consumo di carburante; un esempio è la sostituzione del piccolo whisky
Bottiglie a bordo di aerei con bottiglie di plastica soffiata estrusa anziché di vetro, con conseguente risparmio di energia per il carburante. L'uso della plastica nell'edilizia consente di risparmiare energia tramite guadagni di isolamento. Inoltre, anche solo la spedizione di prodotti in plastica più leggeri consente di risparmiare energia.
Figura 1.4 Fabbisogno energetico dei diversi materiali.
PROGRESSI NEL PROCESSO DI ESTRUSIONE
Da questo inizio, i progressi nella plastica sono stati seguiti da progressi nelle attrezzature di estrusione. Con tutta questa azione, noi della Polytech plastic machinaery co.,Ltd abbiamo lavorato intensamente in reologia e termodinamica per comprendere meglio il processo di estrusione della plastica e di altri materiali. I risultati continuano ad aumentare i tassi di produzione, aumentando la quantità di controllo sulle variabili di estrusione e/o riducendo i costi. I principali sviluppi continuano a riguardare il perfezionamento dei metodi di estrusione esistenti.