Экструдеры: двушнековые и одношнековые

Экстру́зия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие. Обычно используется в производстве полимерных (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша и тп.), путем продавливания расплава материала через формующее отверстие экструдера.

Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании материала, обладающего высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников- рассеиватели и т. д. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.

Виды экструзии:

Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.

Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определенным количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают еще и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.

Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.

Применение экструзионной технологии:
Химическая промышленность
В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности. Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.

Пищевая промышленность
В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения.

Экструдер - машина для пластикации материалов, придания формы через экструзионную головку.

Как выбрать экструдер?

Для того, чтобы выбрать экструдер нужно определиться со следующими факторами, которые влияют на выбор:

• производительность экструдера;
• материал (потребляемое сырье);
• вид изделия, его сложность и т. д.

Для начала необходимо понимать процессы, происходящие в экструдере.
В полной комплектации экструдер состоит из:

1. адаптер,
2. монитор управления,
3. нагревательная система,
4. вентиляторы,
5. бункер-сушилка,
6. вакуумный загрузчик,
7. редуктор,
8. цилиндр,
9. станина,
10. соединительная муфта,
11. двигатель постоянного тока,
12. система для управления,
13. электрические выходы,
14. фланец.

Исходное сырье для экструзии, подаваемое непосредственно в экструдер может быть в виде порошка, гранул. Сыпучесть материала зависит в большой степени от влажности: чем больше влажность, тем меньше сыпучесть. Поэтому материалы должны быть вначале подсушены для чего и предназначен бункер-сушилка (5).

По сути, технологический процесс, происходящий в экструдере можно разбить на 3 зоны: питания, пластикации и дозирования.

В зоне питания, поступающие из бункера гранулы или порошок заполняют межвитковое пространство шнека и уплотняются. Продвижение гранул осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность корпуса цилиндра и о поверхность шнека. Нагревание полимера происходит за счет диссипативного тепла, выделяющегося при трении материала и за счет дополнительного тепла от нагревателей, расположенных по периметру цилиндра.

В зона пластикации и плавления происходит подплавление полимера, примыкающего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует на убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны I к зоне III, то возникающее давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, происходит плавление полимера. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону дозирования.

В зоне дозирования продвижение расплавленного материала продолжает сопровождаться выделением внутреннего тепла, которое является результатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончательном плавлении остатков твердого полимера.

Область применения экструдеров для переработки термопластических пластмасс весьма широка: оболочки кабелей, пленка, пластины, трубы, строительные материалы (стеновые панели, электрокороба, сайдинги, плинтуса), профили самой различной конфигурации, в том числе и оконные.