Полимерные технологии

Экструзия

Экструзия это 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, пленки, оболочки кабелей и т.д. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные и двухчервячные экструдеры. Главным требованием, предъявляемым к червячным машинам, является гомогенизация расплава (равномерное перемешивание и распределение различных добавок, равномерность температурного поля)при высокой производительности. По характеру протекающих в канале червяка экструдера процессов можно условно разделить червяк на несколько зон:

-зона питания или транспортировки твердого материала

-плавления или пластикации

-дозирования или транспортирования расплава.

Каждая зона имеет свои особенности.

Флексография

Флексография (от лат. flexus - изогнутый и ...графия), печатание с помощью эластичных печатных форм текучими быстросохнущими красками; вид высокой печати. Выполняется на специальных ротационных печатных машинах (т. н. флексографских), имеющих до 8 печатных секций. Печатные формы изготовляют прессованием из резины или каучукообразной пластмассы. Используются также литые и фотополимерные печатные формы. Частота вращения печатных цилиндров до 23 тыс. об/ч. Печатание выполняется на бумаге, целлофане, фольге и полимерных плёнках. Т. к. для изготовления печатных красок используют анилиновые красители, флексография называется также анилиновой печатью. Флексография широко применяется при изготовлении упаковочной продукции.

Коронирование (обработка коронным разрядом)  

Активатор пленки коронным разрядом (корона) предназначен для создания коронного разряда в пространстве между активируемой поверхностью (полиэтиленовой, полипропиленовой, полифановой пленкой и т.д.) и электродом - нагрузкой активатора‚ в результате коронного разряда изменяется молекулярный наружный слой материала для улучшения адгезии с полиграфическими красками.

Принцип работы

Работа генератора, основана на преобразовании низкочастотного сетевого выпрямленного напряжения в импульсы высого напряжения и повышенной частоты. Оснащен защитой от превышения тока нагрузки, а также обеспечивает плавный выход на заданный режим работы.


Процесс коронирования

Пленочные материалы имеют в своей структуре длинные гомогенные молекулярные цепи, которые образуют прочный и однородный продукт. Для того чтобы обеспечить печать, нанести покрытие или произвести ламинирование, поверхностная энергия пленки должна быть существенно выше энергии, которой обладают печатная краска или клей. Коронный разряд является самым подходящим способом обработки пленочных материалов. Коронный разряд (свечение ионизированного газа) легко контролировать, система создающая коронный разряд является удобной в обслуживании и недорогой в эксплуатации. Во время обработки коронным разрядом электроны вызывают разрушение длинных цепей, приводящее к увеличению свободных связей. Свободные связи образуют карбонильные группы с высокой поверхностной энергией благодаря взаимодействию атомов озона, создаваемых электрическим разрядом. Благодаря разработанному резонансному контуру с системой обратной связи сохраняются важные свойства материала, т.к. электроны воздействуют на слой, толщина которого менее 0,1 мкм. Требуемая мощность генератора зависит от типа материала, обрабатываемой площади пленки. Сейчас накоплены данные почти для любого пленочного материала в широком спектре применения коронного разряда.

Компаундирование полимеров

Полимеры в чистом виде, полученные с промышленных предприятий после их выделения и очистки, называются "первичными" полимерами или "первичными" смолами. За исключением некоторых полимеров, таких, как полистирол, полиэтилен, полипропилен, первичные полимеры обычно не пригодны для прямой переработки. Первичный поливинилхлорид, например, является материалом рогоподобной фактуры и не может быть сформован без предварительного смягчения путем добавления пластификатора. Аналогично этому для формования натурального каучука требуется введение в него вулканизующего агента. Большинство полимеров защищают от термической, окислительной и фотодеструкции введением в них подходящих стабилизаторов. Добавление в полимер красителей и пигментов перед формованием позволяет получить изделия самых различных цветов. Для уменьшения трения и улучшения течения полимера внутри перерабатывающего оборудования в большинство полимеров добавляют смазочные материалы и вещества для улучшения технологических свойств. Наполнители же в полимер обычно добавляют для придания им специальных свойств и уменьшения стоимости конечного продукта.

Процесс, включающий в себя введение таких ингредиентов, как пластификаторы, вулканизирующие агенты, отвердители, стабилизаторы, наполнители, красители, пламегасители и смазочные вещества, в первичный полимер, называют “компаундированием”, а смеси полимеров с этими добавками – “компаундами”.

Литье полимеров в форме

Литье в форме это сравнительно недорогой процесс, который состоит в переработке жидкого форполимера в твердые изделия требуемой формы. Этим методом могут быть получены листы, трубы, стержни и т.п. изделия ограниченной длины. Схематически процесс литья в форме представлен на рис.2. В этом случае форполимер, смешанный в соответствующих пропорциях с отвердителем и другими ингредиентами, выливают в чашку Петри, которая и служит формой. Затем чашку Петри помещают на несколько часов в печь, нагретую до необходимой температуры, до полного завершения реакции отвердения. После охлаждения до комнатной температуры твердый продукт вынимают из формы. Твердое тело, отлитое таким образом, будет иметь форму внутреннего рельефа чашки Петри.

Если вместо чашки Петри использовать цилиндрическую стеклянную трубу, закрытую с одного конца, можно получить изделие в виде цилиндрического стержня. Кроме того, вместо форполимера и отвердителя в форме можно вылить смесь мономера, катализатора и других ингредиентов, нагретую до температуры полимеризации. Полимеризация в этом случае будет протекать внутри формы до образования твердого продукта. Для литья в форме подходят акрилы, эпоксиды, полиэфиры, фенолы и уретаны.

Формы для литья изготавливают из алебастра, свинца или стекла. В процессе отвердения происходит усадка полимерного блока, что облегчает его освобождение из формы.

Литье под давлением

Литье под давлением. Наиболее удобным процессом для производства изделий из термопластичных полимеров является процесс литья под давлением. Несмотря на то что стоимость оборудования в этом процессе достаточно высока, его несомненным достоинством является высокая производительность. В этом процессе дозированное количество расплавленного термопластичного полимера впрыскивается под давлением в сравнительно холодную пресс-форму, где и происходит его затвердевание в виде конечного продукта.

Аппарат для литья под давлением изображен на рис.6. Процесс состоит из подачи компаундированного пластического материала в виде гранул, таблеток или порошка из бункера через определенные промежутки времени в нагретый горизонтальный цилиндр, где и происходит его размягчение. Гидравлический поршень обеспечивает давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть расплавленный материал по цилиндру в форму, расположенную на его конце. При движении полимерной массы вдоль горячей зоны цилиндра устройство, называемое "торпедой", способствует однородному распределению пластического материала по внутренним стенкам горячего цилиндра, обеспечивая таким образом равномерное распределение тепла по всему объему. Затем расплавленный пластический материал впрыскивают через литьевое отверстие в гнездо пресс-формы.В простейшем виде пресс-форма представляет собой систему из двух частей: одна из частей движущаяся, другая — стационарная. Стационарная часть пресс-формы фиксируется на конце цилиндра, а подвижная снимается и надевается на нее.При помощи специального механического устройства пресс-форма плотно закрывается, и в это время происходит вспрыскивание расплавленного пластического материала под давлением 1500 кг/см . Закрывающее механическое устройство должно быть сделано таким образом, чтобы выдерживать высокие рабочие давления. Равномерное течение расплавленного материала во внутренних областях пресс-формы обеспечивается ее предварительным нагревом до определенной температуры. Обычно эта температура несколько ниже температуры размягчения прессуемого пластического материала. После заполнения формы расплавленным полимером ее охлаждают циркулирующей холодной водой, а затем открывают для извлечения готового изделия. Весь этот цикл может быть повторен многократно как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Гранулирование полимеров

Полимеры гранулируют, либо уплотняя порошкообразные материалы с малой насыпной массой в плотные правильные образования (гранулы, таблетки и др.), либо измельчая крупные блоки или всевозможные отходы, бракованные изделия из полимеров и др. Наиболее распространены методы Г. термопластичных полимеров из расплава. В этом случае Г. используют также для совмещения полимера с пластификаторами, удаления влаги и летучих веществ, а также для введения в полимерный материал различных ингредиентов (например, антиокислителей, красителей). Расплав термопластичного полимера продавливают через головку экструдера в виде жгута или ленты, которые разрезают на гранулы сразу же после выхода из головки или после охлаждения на воздухе или в воде. Термореактивные полимеры гранулируют измельчением холодного материала в размольном агрегате (например, в рифлёных вальцах), а также путём механического уплотнения порошкообразных материалов при повышенной или нормальной температуре.

Агломерирование полимерных отходов

Принцип агломерирования основан на совмещении в одном изделии измельчения и пластикации полимерной пленки под действием теплоты трения, подачи дозированного количества воды для охлаждения, агломерации и измельчения в гранулы размером 3-10 мм.

Установка для агломерирования полимерных отходов называется агломератор

Агломерирование на 10-20 процентов выгоднее гранулирования. К тому же при агломерировании материал в гораздо меньшей степени подвержен деструкции.

Металлизация пленок

Экологически чистые современные плазмохимические методы значительно выигрывают по сравнению с химической модификацией, при которой используются такие агрессивные реагенты, как кислоты, гидроксиды, щелочноземельные металлы и их соединения и т. п. Следует также отметить, что уже с середины 80-х годов во многих промышленно развитых странах широко производится необходимое вакуумное оборудование, созданное специально для реализации плазмохимических процессов.Наиболее важной особенностью процесса плазмохимической модификации полимерных материалов, определяющей особый интерес к этому методу, является то, что изменениям подвергается только обрабатываемая поверхность материала и очень тонкий приповерхностный слой, толщина которого, по разным оценкам, составляет от 100Ао до нескольких микрон. Основная же масса полимера не изменяется, сохраняя механические, физико-химические и электрофизические свойства модифицируемого материала.Воздействие плазмы на поверхность полимера позволяет изменять, в основном, его контактные свойства (смачивание, адгезию к тонким слоям металла, наносимого как с помощью вакуумного распыления, так и другими методами, способность к склеиванию, адгезию используемых при печати красителей и т.п.) Как правило, улучшение адгезионных свойств полимеров под воздействием плазмы связано не только с очисткой поверхности от различного рода загрязнений, но и с образованием гидрофильных групп различной химической природы, обеспечивающих высокие адгезионные свойства модифицированных поверхностей. Состав, структура и свойства таких полярных групп зависят как от природы полимера, так и от свойств плазмы и природы плазмообразующего газа. Если в качестве рабочего газа плазмы используется кислород или воздух, то на поверхности полимера образуются кислородсодержащие полярные группы (карбонильные, спиртовые, перекисные, простые и сложные эфирные, лактонные и т.п.). В случае применения аммиака или его смесей с водородом на поверхности возникают азотсодержащие группы (амино–, амидо–, имидо–, имино– и т.п.). Воздействие разряда в атмосфере инертных газов приводит к образованию активных свободных радикалов, которые на воздухе превращаются в гидроперекисные и перекисные, а затем – в стабильные кислородсодержащие полярные группы.Используя метод полимеризации в плазме для органических и элементорганических соединений , можно осаждать на поверхности полимерных материалов тонкие пленки различной химической природы и состава: гидрофильные, гидрофобные или содержащие атомы металлов. Это позволяет в очень широких пределах изменять поверхностные свойства исходного полимера.

Каширование

Каширование - процесс склеивания запечатанного листа (лайнера) с подложкой (основой).

Каширование представляет собой нанесение отпечатанной офсетным способом бумаги на любую жесткую основу (чаще всего это гофро – и микрогофрокартон, возможно также пластик и др.). Причем полиграфический оттиск на бумаге может иметь разнообразную отделку: лакирование, тиснение и т.д. Теперь с помощью технологии каширования на упаковке можно отразить любое изображение во всем калейдоскопе красок, включая возможность нанесения специальных цветов, таких как краски Pantone, золото, серебро, бронза. Упаковка, произведенная по такой технологии, совмещает в себе характеристики потребительской упаковки (яркий, красочный внешний вид) и гофротары (прочность, надежность). Технология каширования позволяет улучшить защитные функции упаковки, делая её значительно более прочной и жесткой по сравнению с потребительской, одновременно превращая упаковку в настоящее произведение искусства.

Технологии получения многослойных и комбинированных пленочных материалов

Экструзионное каширование

Это процесс совмещения нескольких материалов посредством расплава полимера. Процесс каширования осуществляют на линиях экструзионного ламинирования, оснащенных дополнительным размотчиком второго материала, который подается в узел ламинирования на охлаждаемый барабан. Расплав полимера из фильеры экструдера в этом случае наносится между двумя совмещенными материалами.

Посредством экструзионного каширования получают комбинированные пленочные материалы, такие как БОПП/ПЭ/Al/ПЭ, Al/ПЭ/бумага, Al/ПЭ/картон, ПЭ/Al/ПЭ/картон, ПЭТФ/ПЭ/Al/ПЭ и др. Все эти материалы могут быть получены с нанесением межслойной цветной печати.

Необходимо отметить, что основной задачей при осуществлении технологических процессов экструзионного ламинирования и каширования является получение хорошей адгезии покрытия к субстрату, что особенно важно при нанесении покрытий из ПЭНП

ПЭНП - неполярный полимер и не образует связей с полярными поверхностями;

термоокисление расплава ПЭНП на выходе их фильеры приводит к образованию полярных групп на поверхности покрытия, что улучшает его адгезию к субстрату; предварительная обработка поверхности субстрата коронным разрядом, УФ-излучением, озоном и т.п., увеличивает межслойную адгезионную прочность, что позволяет снизить температуру экструзии и уменьшить расстояние от фильеры до валков ламинатора. Дополнительная обработка субстрата, позволяющая образовать химические связи, повышает межслойную адгезионную прочность. Так, например, нанесение на ПЭТФ-пленку 3 - 5% спиртового или водно-спиртового раствора полиэтиленимина или двухкомпонентной полиуретановой системы увеличивает адгезию между ПЭНП и ПЭТФ в 6 - 10 раз.При использовании ПП в качестве материала для покрытий, наносимых экструзией, отмечены повышенная по сравнению с ПЭНП термостойкость, стойкость к истиранию, жирам и маслам, снижению газо- и паропроницаемости, лучшая устойчивость к образованию микротрещин под нагрузкой. Скорость нанесения покрытия может достигать 300 - 400 м/мин. при толщине 10 - 30 г/м2.
Многослойные и комбинированные пленочные материалы, полученные способом экструзионного ламинирования (каширования) нашли широкое применение при упаковке различных пищевых продуктов (масла и маргарина, мороженого, макаронных и кондитерских изделий, пищевых концентратов и многого другого).Использование нового оборудования, совершенствование технологического процесса, применение новых полимерных материалов (сополимеров, иономеров и др.) открывают новые перспективы в использовании МПМ и КПМ, полученных способом экструзионного ламинирования (каширования) для упаковки разнообразных пищевых продуктов.


Соэкструзия

Производство многослойных пленок методом соэкструзии.

Соэкструзия относится к системам облагораживания упаковочных материалов, которая имеет особое значение в современной упаковочной технологии. Одним из основных преимуществ производства многослойных пленок методом соэкструзии является экономия, обусловленная тем, что готовый материал получается непосредственно из гранулятов пластических масс в ходе единого технологического процесса. Кроме того, соэкструзионная технология предусматривает безотходное производство. В равной степени береговые обрезки и другие отходы производства могут быть использованы для создания срединного слоя, в том числе в случае, когда производимая пленка предназначена для непосредственного контакта с пищевыми продуктами.

Плоскощелевая экструзия

При плоскощелевой экструзии расплав полимера продавливается через головку, формообразующей поверхностью которой служат две параллельные плиты. После выхода из головки пленочный лист необходимо быстро охладить для предотвращения роста крупных сферолитов. Для этого, в непосредственной близости от головки, устанавливают водяную ванну или охлаждаемый барабан. Быстрое охлаждение препятствует росту сферолитов, что позволяет получать пленки высокой прозрачности. При использовании закалочной ванны температуру в ней необходимо поддерживать постоянной. Более низкие температуры воды в закалочной ванне позволяют получать пленки с низким коэффициентом трения и меньшей слипаемостью. При более высоких температурах пленка получается более мутной, но ее легче наматывать на шпулю, при этом не образуются складки, физические свойства такой пленки значительно лучше.Для обеспечения равномерного выхода расплава полимера из формующей щели головки в их конструкциях имеется ряд особенностей. Например, наличие коллектора, представляющего собой поперечный канал круглого сечения. Коллектор служит для компенсации неравномерности распределения давления по щели головки. Диаметр коллектора зависит, в общем случае, от перепада давления в головке, параметров полимера, его вязкости и температуры экструдирования. Диаметр коллектора должен рассчитываться при проектировании головки. Внутренние формообразующие поверхности головки должны быть тщательно отполированы, так как даже небольшой дефект приводит к снижению качества пленки, появлению полос на ее поверхности и разнотолщинности.


Изготовление полипропиленовых труб


Предваряя рассмотрение вопросов о производстве полипропиленовых труб (ПП-труб) и фитингов для холодного и горячего водоснабжения, остановимся на характеристиках материала, из которого изготовлены трубы.

Трубы из полипропилена имеют целый ряд достоинств перед стальными: они легче последних, не подвержены коррозии, не зарастают в процессе эксплуатации, не вибрируют и не издают урчащих звуков, не разрываются при замерзании воды (cистема выдерживает несколько циклов замерзания при наличии давления без разрушения), не проводят блуждающие токи, не требуют окраски и легки в монтаже. Трубы и фитинги из полипропилена в зависимости от рабочего давления могут работать в течение десятилетий с температурой жидкости до 95°C. ПП-трубы экологически чисты и с успехом применяются в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, отопления и воздуховодах с рабочим давлением до 25 атм.

Благодаря фитингам с хромированными латунными вставками ПП-трубы легко комбинируются со стальными трубами и стальной арматурой, а при укладке в грунт не требуют дополнительной изоляции.

При их монтаже, как правило, применяется диффузионная сварка, выполняемая при помощи несложной оснастки.

Конструкция в результате получается полностью герметичной, а сам процесс сварки занимает очень мало времени. При этом соединение готово к эксплуатации сразу после остывания (2–3 мин.).

Использование ПП-труб дает весьма ощутимый экономический эффект: затраты на транспортировку и монтаж сокращаются по сравнению со стальными трубами в несколько раз.

Экономический эффект от использования труб и фитингов из полипропилена по сравнению со стальными и чугунными складывается из экономии затрат на транспортировку, сокращении трудоемкости и отходов при монтаже, экономии расходных материалов, отсутствия расходов в период эксплуатации, а также значительного срока службы – около 50 лет. Если все эти данные учесть при определении стоимости трубопровода и составлении сметы, то монтаж выполненный из труб и фитингов из полипропилена даст удешевление на 15–20% по сравнению с трубопроводом, выполненным из стальных оцинкованных труб. А учитывая сроки их эксплуатации… Посчитайте сами.

Несколько слов о полипропилене

Материал, используемый для производства труб и фитингов, представляет собой продукт полимеризации пропилена и этилена в определенных пропорциях и носит название полипропилен Рандом сополимер PPRC (тип 3). К сожалению, достойной альтернативы PPRC тип 3, выпускаемым зарубежными производителями, на российском рынке полимеров пока нет. В России для производства ПП-труб для горячего и холодного водоснабжения хорошо зарекомендовали себя марки сополимера пропилена RA 130E BOREALIS (Финляндия) и TIPPLEN CS4-8000 TVK (Венгрия).

Для обеспечения грамотного и правильного применения труб и фитингов из полипропилена в трубных системах в Российской Федерации выпущен Свод правил по проектированию и монтажу трубопроводов из полипропилена «Рандом сополимер» (СП40-101), внесены соответствующие изменения в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и в СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Процесс производства труб технологически достаточно прост, относительно нетрудоемок, энергетически малозатратен и экологически безвреден, а минимальная площадь, необходимая для установки и эксплуатации одной комплектной линии для производства труб, составляет порядка 100 м2.

Комплектная линия экструзии ПП-труб представляет собой технологически законченный непрерывный цикл экструзии, калибровки, охлаждения, вытяжки, обрезки и штабелирования готовой продукции и состоит из собственно экструдера с экструзионной головкой, ванны калибрации и охлаждения, тянущего устройства, отрезного устройства и штабелера или автоматического намотчика для труб малого диаметра.

Изготовление труб

Начнем с того, что гранулированый полипропилен засыпается в бункер экструдера, представляющего собой винтообразный шнек из высокопрочной азотированной стали, вращающийся с заданной скоростью внутри материального цилиндра из такого же материала. По всей длине цилиндра установлено несколько нагревателей кольцевого типа и несколько датчиков температуры. Таким образом в каждой условной зоне нагрева имеется возможность установки и контроля температуры расплава в цилиндре. Посредством вращающегося шнека гранулят расплавляется, смешивается и, пластифицируясь под давлением, поступает в экструзионную головку, назначение которой состоит в том, чтобы посредством формообразующих цилиндрических поверхностей дорна (внутренний диаметр) и матрицы (внешний диаметр) на выходе головки получить пластфицированную заготовку в виде трубы. На самой экструзионной головке также установлены кольцевые нагреватели с термодатчиками, обеспечивающие необходимый режим нагрева материала.

Экструзионная головка выполнена в виде единого блока, имеющего фланец для крепления к материальному цилиндру, и состоит из корпуса, рассекателя, дорнодержателя и собственно матрицы, которая центрируется относительно дорна регулировочными болтами для обеспечения равной толщины стенки трубы по диаметру.

В состав экструдера, помимо бункера, пары шнек-цилиндр, экструзионной головки и системы нагревов, входят также асинхронный электродвигатель переменного тока с частотно-регулируемым преобразователем для обеспечения прецизионности вращения шнека, блок электроавтоматики и программируемый логический контроллер, о котором следует сказать дополнительно.

Программируемый логический контроллер по сути является компьютером, содержащим все технологические параметры экструзионной линиии и контролирущим работу всех систем, входящих в ее состав. С помощью пульта управления, состоящего из дисплея и клавиатуры, оператор осуществляет оперативное управление всеми исполнительными устройствами, регулирует и контролирует температуру нагрева экструдера и головки, скорость вращения шнека и тянущего устройства, давление расплава, режимы резки и штабелирования

В состав экструдера дополнительно может быть включено вспомогательное оборудование. Например, вакуумный загрузчик для обеспечения непрерывной загрузки гранулята в бункер, системы автоматической смены фильтров экструзионной головки и т. д.

Итак, полипропилен в виде пластифицированной трубной заготовки должен принять форму трубы с задаными внешним и внутренним диаметрами и толщиной стенки. Для этого ее нужно откалибровать, что и происходит в вакуумном калибраторе, через который протягивается трубная заготовка. Ванна вакуумного калибрования и охлаждения представляет собой 3-метровую замкнутую емкость из нержавеющей стали, в торцах которой установлены резиновые манжеты для герметизации ванны. Принцип калибровки трубы – вакуумный, по наружному диаметру. Устройство для вакуумного калибрования по наружному диаметру располагается в передней части ванны и представляет собой латунный цилиндр с центральным отверстием заданного диаметра трубы и с поперечными прорезями по всей длине. Калибратор интенсивно охлаждается при помощи форсунок, из которых подается под давлением вода. Ванна калибрации и охлаждения соединяется с вакуум-насосом и ввиду того, что на ее входе и выходе установлены резиновые манжеты, в ее полости создается разрежение. Благодаря наличию поперечных прорезей в калибраторе отрицательное давление в полости ванны распирает трубу и прижимает ее к внутренней поверхности калибрующей насадки. Разрежение в камере контролируется вакуумметром. Далее труба проходит через диафрагму калибратора в охлаждающую ванну, в которой также поддерживается разрежение, т. к. полость ванны через патрубок соединена с вакуум-насосом и интенсивно охлаждается с помощью форсунок.

Для того чтобы труба равномерно вытягивалась через систему калибрации, сохраняя неизменной и заданной толщину трубы, после дополнительной ванны охлаждения установлено тянущее устройство гусеничного или ленточного типа с пневматическим прижимом траков. Траки приводятся в движение посредством электродвигателя с частотно-регулируемым приводом, синхронизированным с главным приводом экструдера. Усилие прижима траков для различных диаметров труб регулируется механически, путем измененения расстояния между траками.

Для резки труб предназначено отрезное устройство – пила гильотинного или дискового типа в зависимости от диаметра трубы. Устройство работает как в ручном режиме, получая сигнал на начало резки от концевого выключателя, установленного на штабелере, так и в автоматическом, когда режимы резки задаются с пульта управления.

Штабелер сбрасывает готовые трубы заданной длины по мере их поступления с отрезного устройства на специальный стеллаж для их дальнейшей сортировки или упаковки оператором.

При производстве безнапорных труб из полиэтилена или ПП-труб малого диаметра вместо штабелера может использоваться автоматический намотчик, который, имея регулируемый по диаметру намоточный барабан, электропривод и систему счетчика метража, позволяет получать на выходе готовые бухты.

Что касается производства фитингов для труб, то они производятся из того же материала, что и трубы, а именно из полипропилена Рандом сополимер тип 3.

Метод литья под давлением известен уже несколько десятилетий. Термопласт-автомат представляет собой единую технологическую конструкцию. Рассмотрим ее подробнее. Способ загрузки, нагрева и пластификации при подготовке к литью совершенно идентичен экструзионной линии. То есть мы имеем тот же самый бункер для материала и пару шнек-цилиндр, установленную на станину. Полипропилен засыпается в бункер, посредством вращающегося шнека и кольцевых нагревателей превращается в расплав и, пластифицируясь, поступает к соплу для вспрыска в пресс-форму. Последняя представляет из себя две полуформы, гидравлически смыкающиеся перед циклом вспрыска и размыкающиеся после охлаждения готового изделия. Пресс-форма имеет литниковое отверстие для подачи под давлением расплавленного материала. Шнек термопласт-автомата связан с гидроцилиндром и имеет возможность с заданной скоростью двигаться вперед и по команде с пульта оператора возвращаться в исходное положение. Таким образом, процесс производства фитингов представляет собой цикл, состоящий из шести фаз: смыкание полуформ, подвод к литниковому отверстию сопла, вспрыск расплава, отвод сопла, размыкание пресс-формы и набор следующей дозы материала посредством вращения шнека. Любой термопласт-автомат имеет программируемый логический процессор, пульт оператора, блок элетроавтоматики, позволяющие программировать технологический процесс с заданием режимов нагрева, набора материала, вспрыска и других параметров.

Понятно, что эти технологические установки в реальном производстве могут содержать в своем составе различные вспомогательные агрегаты. В некоторых условиях производста желательны установка подготовки воздуха (воздушный компрессор, фильтр), принтер для нанесения маркировки на готовое изделие, холодильная установка и т. д.



Производство рукавной пленки

Принцип работы выдувного экструдера заключается в следующем. Полимер, находящийся в вязкотекучем состоянии, поступает в экструзионную головку. Проходя через раздатчик - распределитель, расплав попадает непосредственно в формующий кольцевой канал между дорном и мундштуком и выходит через кольцевую щель в виде круглой цилиндрической заготовки. При дальнейшем движении заготовка раздувается до необходимого диаметра воздухом, находящемся в замкнутом объеме между дорном и сомкнутыми валами вытяжного устройства. Объем воздуха можно изменить через отверстие в дорне. Подбирая соотношение объема воздуха внутри рукава и скорость вытяжки, формируют пленочный рукав нужного диаметра и толщины. Охлаждение рукава осуществляется с помощью равномерного обдува потоком воздуха из обдувочного кольца. Далее, пленочный рукав, проходя через складывающее устройство, вытягивается тянущими валками и в сложенном виде, через систему обводных валков поступает в намоточное устройство, где готовая пленка наматывается на отрезок трубы - шпулю.

Ламинация (ламинирование)
Для получения многослойных полимерных пленок, в том числе с использованием алюминиевой фольги и бумаги, применяются следующие технологии ламинации:
Ламинация «мокрая»
Ламинация «сухая» с растворителем
Ламинация без растворителя
Ламинация с использованием расплавленных масс
соэкструзии, являющейся отдельной технологией получения многослойных пленок.

Целесообразно различать понятия «многослойная пленка, получаемая путем ламинирования», которую в данной статье мы будем именовать «ламинат», и «многослойная пленка, получаемая методом соэкструзии». Традиционно термин «ламинат» относится к материалу, получаемому путем соединения — чаще всего склеивания — готовых пленок. Число пленок, входящих в состав ламината, равняется количеству его слоев. Например, материал РА/РЕ, полученный склеиванием пленок, является двухслойным ламинатом. Однако соэкструзионная пленка с той же самой толщиной слоев РА и РЕ, в которой толщина связывающего слоя необязательно должна быть больше толщины клеевого слоя в упомянутом выше ламинате, считается уже трехслойным материалом. Поэтому, говоря о соэкструзионной технологии, лучше использовать термин «соэкструзионная пленка».

Вторичная переработка полимеров

Вторичная переработка пластмасс позволяет получать гранулированное полимерное сырье, которое существенно снижает затраты на производство изделий из первичных полимеров. При этом изделия могут производиться полностью из вторичных полимеров, а также введением их в определенном процентном соотношении к первичному сырью. Доля вводимых вторичных материалов определяется областью использования и требованиями предъявляемыми к получаемой готовой продукции.

Вторичная переработка пластмасс заключается в промывке (если необходимо) отходов, агломерировании или гранулировании.

В случае использования вторичного сырья может потребоваться использование специализированных добавок.

Ротационное формование

При ротационном формовании (РФ) дозированную по объему или массе порцию материала загружают в полую металлическую форму, которую герметично закрывают и приводят во вращение в одной или в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Одновременно форму нагревают в печи таким образом, чтобы полимер расплавился или набух в пластификаторе. Материал равномерно распределяется по внутренней поверхности формы, гомогенизируется и образует на поверхности горячее тонкое монолитное покрытие, которое удерживается центробежными силами и адгезией. Затем вращающуюся форму охлаждают в специальной камере. При этом изделие затвердевает или желатинируется. Охладившуюся форму останавливают, открывают и извлекают из нее изделие, которое легко отделяется от холодной поверхности.Ротационное формование производится на установках непрерывного, или периодического действия. Неподвижная часть установки состоит из последовательно расположенных рабочих мест:

-стола, на котором осуществляется замыкание форм, их заполнение перерабатываемым материалом, а также размыкание форм и извлечение готовых изделий (иногда эти операции производятся на различных столах);

-туннельной печи с входными и выходными дверцами;

-охлаждающей камеры.

Подвижная часть установки для двухосного вращения форм состоит из карусели, на которой закреплены шпиндели, представляющие собой конструкцию из внутреннего и наружного полого валов с приводом. Внутренний вал вращает формы в вертикальной плоскости, а наружный — через систему конических шестерен — в горизонтальной. Частота вращения наружного вала не более 32 об/мин, внутреннего — не более 12 об/мин. Карусель обычно оснащают тремя шпинделями, на площадках которых устанавливают от 1 до 48 форм. В трёхшпиндельных установках карусель поворачивается через определенный промежуток времени на 120°. При этом один шпиндель попадает на рабочий стол для извлечения готового изделия и заполнения формы материалом, другой находится в это же время в печи, а третий — в охлаждающей камере. В многошпиндельных установках в нагревательной печи могут находиться несколько шпинделей с формами одновременно, что позволяет увеличить длительность нагрева или повысить производительность установки. Существуют и другие конструкции установок для РФ. Иногда стол для замыкания и заполнения форм, печь, охлаждающую камеру, и стол для извлечения готовых изделий располагают по вершинам прямоугольника, а шпиндели перемещаются между ними при помощи рольганга или другого транспортирующего устройства. В конструкциях маятникового типа шпиндель с установленными на нем формами совершает качательное движение между печью и охлаждающей камерой. Стол для загрузки и разгрузки форм находится между ними. Формы нагревают в печи горячим воздухом, в открытом газовом пламени, ИК-лучами или расплавами солей. Наибольшее распространение получил обогрев горячим воздухом, который эффективен при толщине изделий не более 15 мм. ИК-облучение применяют для обогрева одиночных форм простой конструкции. При обогреве солями смесь КN03 и NaNО3 плавится при 30 °С и нагнетается насосом в верхнюю часть печи, откуда разбрызгивается на вращающиеся формы. Охлаждающие камеры оборудуют душами, из которых на формы подается холодная вода, и периодически открывающимися и закрывающимися дверцами. Иногда охлаждение форм осуществляют не в камере, а на оборудованной душами открытой площадке. На простейших одношпиндельных установках иногда отсутствуют печи и охлаждающие камеры, а формы оснащают рубашками. Для обогрева в рубашку подают теплоноситель, для охлаждения — холодную воду или минеральное масло. Возможна также подача холодной воды или холодного влажного воздуха непосредственно внутрь формы, если изделие имеет отверстия. Формы изготовляют из литого алюминия, листов мягкой стали или сплава гальванической меди и никеля. Алюминиевые формы пригодны для производства изделий сложной конфигурации, а также для имеющих линии разъема более чем в одной плоскости. Сварные формы из листовой стали применяют для выпуска крупногабаритных изделий простой конфигурации с невысоким качеством поверхности. Они обладают значительной жесткостью и обеспечивают герметичность по линии разъема. Из сплава меди с никелем изготовляют небольшие формы, которые используют для производства из пластизолей малогабаритных изделий с высоким качеством поверхности. Формы могут оснащаться патрубком для удаления летучих веществ из формующей полости, а также загрузочным устройством с пружинным клапаном игольчатого типа (если материал загружается в закрытую форму). Внутренняя поверхность форм обрабатывается по высокому классу точности, так как от этого зависит качество поверхности изготовляемых изделий. Методом Ротационного формования изготовляют детали приборов, детские игрушки, манекены, поплавки, шприцы, канистры и баки объемом до 1000 л и др. изделия, а также наносят покрытия на внутренние поверхности различных сосудов. РФ перспективно для производства крупногабаритных изделий из полиэтилена, например цистерн емкостью до 50 тыс. л, и для получения изделий из пенопластов. Ротационное формование имеет некоторые преимущества перед другими методами изготовления полых изделий — литьем под давлением и экструзионно-раздувным формованием:

-простота изготовления крупногабаритных изде-
лий сложной замкнутой формы и многослойных
конструкций;

-возможность получения изделий с постоянной
толщиной стенок;

-отсутствие отходов материала;

-отсутствие внутренних напряжений в готовых
изделиях;

-простота и дешевизна оборудования;

-высокая экономичность.

Основной недостаток ротационного формования — длительность процесса. Впервые процесс ротационного формования для изготовления большемерной пластиковой тары был разработан и применен в Италии в 50-е годы ХХ века.