Visió general
Els processos d'extrusió ofereixen els avantatges de les tècniques completes de processament de plàstics versàtils, insuperables en importància econòmica per qualsevol altre procés. A tot el món, les línies d'extrusora són les majors transformadores de plàstics i es poden considerar la maquinària de producció més important de la indústria del plàstic.
TIPUS I CONSTRUCCIÓ EXTRUSORA
Hi ha molts tipus d'extrusores diferents que s'han dissenyat per produir la gran varietat de plàstics i productes. Les més utilitzades són les extrusores d'un sol cargol i les extrusores de doble cargol.
1.1 Extrusora amb dos cargols cònics
1.2 Extrusora amb un sol cargol
En triar la mida d'una extrusora i el seu mecanisme de conducció, les consideracions a avaluar inclouen:
La gamma d'eracions de cargol de velocitat de cargol a avaluar inclou:
(1) el rang de cargol de velocitat del cargol necessari;
(2) el requisit que la velocitat del cargol sigui infinitament variable i pot requerir certs nivells de velocitat o diversos rangs;
(3) potència màxima requerida de la unitat en funció del plàstic que s'ha de processar;
(4) la relació necessària entre la velocitat del cargol i el parell de l'eix del cargol;
(5) si la màquina s'utilitzarà per a un sol o diversos productes. Els accionaments consisteixen en accionaments de motor o corretja, que s'uneixen als cargols mitjançant sistemes com caixes de canvis de doble reducció. Els accionaments per corretja s'utilitzen per a les màquines més petites. Els accionaments simplifiquen la transformació d'alta velocitat del motor en velocitats més baixes i parell elevat necessari per operar i controlar els cargols.
FUNCIONAMENT DE L'EXTRUSOR
El funcionament de la màquina es pot dur a terme en tres etapes. La primera etapa requereix operar l'extrusora per a l'escalfament amb la configuració operativa dels equips aigües amunt i aigües avall. La següent etapa consisteix a establir les condicions de processament necessàries per satisfer els requisits del producte al menor cost. L'etapa final es dedica a l'ajustament i la resolució de problemes de la línia completa. Una operació reeixida requereix molta atenció a molts detalls, com ara la qualitat de la fusió, el perfil de temperatura adequat per fondre però que no degrada el plàstic, la producció d'un mínim de ferralla i els procediments d'engegada i parada que no ho faran ( o minimitzar)
degradar el plàstic. La figura 1.8 mostra exemples de temperatura
perfils per a diferents plàstics.
PROCESSACIÓ DE PLÀSTIC
Una extrusora és una combinació de transportador de cargol i compressor. Com a transportador, actua mecànicament com a "cargolant-se" cap enrere. Com que el cargol es queda en un sol lloc, el plàstic fa el moviment i és forçat a sortir a través de la matriu. Atès que el plàstic és viscós i desenvolupa resistència de fricció al flux, es necessita potència per girar el cargol. Com a compressor, el cargol mou el plàstic sòlid (pellets, etc.) inicialment i gradualment el plàstic es fon. En l'etapa sòlida, és més densa, sobretot el plàstic cristal·lí; amb aquest plàstic existeixen espais d'aire amb el resultat que tenen una baixa densitat aparent (pes per volum). El cargol comprimeix el plàstic sòlid junts. Amb aquesta acció de pressió, l'aire acostuma a agafar la menor trajectòria de resistència i es torna a expulsar de l'obertura d'alimentació. Si queda aire a la fosa, es podria alliberar quan la fosa surt de la matriu sense danyar el producte o pot romandre en el producte com a contaminació.
PERFIL DE CALEFACCIÓ I REFREDAMENT DE L'EXTRUSOR
Exemples de temperatures de fusió en una extrusora
La calor per suavitzar el plàstic es subministra de dues maneres: mitjançant l'escalfament extern del canó i les forces de fricció internes produïdes sobre el plàstic a causa de l'acció del cargol metàl·lic al canó metàl·lic. La quantitat d'aquesta calor de fricció subministrada és apreciable. En moltes operacions d'extrusió representa la major part de la calor total subministrada al plàstic. Es pot utilitzar electricitat, fluids com vapor o oli calent. Generalment es prefereix la calefacció elèctrica perquè és la més còmoda, respon ràpidament, és més fàcil d'ajustar, fàcil de netejar, requereix un mínim de manteniment, cobreix un rang de temperatures molt més gran i, en general, és la menys costosa en termes d'inversions inicials.
EQUIPAMENT AUXILIAR
Avall de la matriu s'utilitzen diferents tipus d'equips d'enlairament per satisfer els diferents requisits del producte. Inclouen accessoris de dimensionament, dipòsits de refrigeració, dispositius d'enrotllament, controls de velocitat de línia (mecànics, elèctrics i/o sonors), controls de tensió (cabres, etc.), dispositius d'estirament (eruga, rodets de pessic, corretges de moviment oposat, etc.), talladores en línia, equips de recollida (abeuradors, dipòsits, apiladors, etc.), postformat, rotlles d'enlairament ràpid, etc.
CONSERVACIÓ DE L'ENERGIA
Figura 1.3 Exemples de pèrdues d'energia d'una extrusora
A l'hora d'examinar l'energia consumida o perduda, s'involucren els equips utilitzats en la línia de producció completa així com el plàstic. Hi ha un esforç continuat de la nostra maquinària plàstica POLYTECH per reduir el consum d'energia així com la pèrdua d'energia. La figura 1.3 és
un exemple d'on es produeixen pèrdues d'energia/calor d'una extrusora.
En comparació amb altres materials, els plàstics tenen el menor requeriment energètic específic per a la seva fabricació (Fig. 1.4), els productes de fabricació i el menor consum d'energia de reciclatge. La conservació d'energia es pot considerar tant a l'extrusió com a la indústria del plàstic en general des de diversos punts de vista que van des de la producció de plàstic fins al processament i el reciclatge de productes. En pràcticament totes les avaluacions, la utilització de plàstics estalvia o redueix les necessitats energètiques. En automòbils, avions i altres mitjans de transport, l'ús creixent de plàstics redueix el pes i el consum de combustible; un exemple és la substitució del whisky petit
Ampolles a bord d'avions amb ampolles de plàstic extrusionades i modelades per bufat en comptes de vidre, la qual cosa permet estalviar molta energia de combustible. L'ús de plàstics a la construcció estalvia energia mitjançant guanys d'aïllament. A més, només enviar els productes de plàstic més lleugers estalvia energia.
Figura 1.4 Requisits energètics per a diferents materials.
AVANCES EN EL PROCÉS D'EXTRUSIÓ
Des d'aquest inici, els avenços en plàstics han estat seguits per avenços en equips d'extrusió. Amb tota aquesta acció, Polytech plastic machinery co., Ltd ha realitzat un ampli treball en reologia i termodinàmica per entendre millor el procés d'extrusió de plàstics i altres materials. Els resultats continuen augmentant les taxes de producció, augmentant la quantitat de control sobre les variables d'extrusió i/o reduint els costos. Els principals avenços es mantenen en el perfeccionament dels mètodes d'extrusió existents.