Пластмаси.Изпитване.Индекс на течливост.Част 1.

Автор : Michael Sepe

Изочник : Plastics Technology – http://www.ptonline.com/columns/melt-flow-rate-testingpart-1

Юли 2013 год.

Макар и често критикуван, индекса на стопилка(ИС) (или индекс на течливост) е много добра мярка за относителното средно молекулно тегло на полимера.Тъй като молекулното тегло е движещата сила зад поведението на полимерите,то индекса на стопилка може да е много полезна цифра.

Изпитването на ИС може да се охарактеризира като метод за изпитване,който не се ползва с уважение.Хора от всички клонове на индустрията не цнят резултата от изпитанието или нахправо твърдят,че е безполезно.Тези,които обучават професионалистите в промишлеността за преработка на полимери,посочват че ИС е само една точка от кривата,характеризираща вискозитета като функция от срязващото напрежение.Тъй като полимерната стопилка е не-Нютонов флуид,вискозитета й се променя с промяната на срязващите напрежения.На изображението по-долу е показан съвременен апарат(пластометър)  за измерване на ИС.

При  изпитанието за ИС  стопения материал се изтласква с постоянен дебит и следователно с постоянно срязващо напрежение и не може да улови целия обхват на поведението на материала като функция от променящото се срязващо напрежение.За да се влошат още повече нещата,срязващото нпрежение изобщо не се контролира.Тъй като товара върху материала или срязващото напежение е постоянно по време на изпитанието,то срязващото напрежение не се взема предвид.Самия ИС е отражение на срязващото напрежение,използвано по време на изпитанието,но то(срязващото напрежение) е резултат от изпитанието,а не контролирана входяща величина.

Академицете не харесват уреда за изпитване на ИС.Как може от гр./10 мин. да се получи нещо смислено по отношение на фундаменталното поведение на полимерите? Писал съм нашироко по въпроса за относителната връзка между ИС и средното молекулно тегло.Към това ме подтикна сърдито писмо от университетски професори,настояващи че обяснавам как единицата гр./10 мин. може да се превърне в мерна еденица за молекулно тегло,която е гр./мол.Това е добър въпрос и ще му отговоря колкото е възможно пълно в рамките на следващите няколко статии.

Фактически изпитването на ИС е слаб инструмент за измерване на преработваемостта,по причини,които ще бъдат обяснени подробно по-късно.Но пък ИС никога не е претендирал да е мярка за прерабогнаемостта – такова тълкуване е имало само в някои среди на преработвателите на полимери.Твърдението,че уреда за измерване на ИС е нещо като капилярния реометър на бедняка е фундаментално неправилно.Освен това отношението между ИС и средното молекулно тегло е относително.Има доста фактори,които могат да изкривят това съотношение и да направят тълкуването му рисковано.

Например добавяне на инградиенти като стъкловлакна ,модификатори на удароустойчивостта, и определени добавки могат да променят ИС на материала без ни най-малка промяна на средното молекулно тегло.

Но ако това изпитание е толова безполезно,защо тогава стойността му се появява в толкова много сертификати за материали?Не само че е основен показател в повечето от сертификатите,но често е ключово характеристика,която различава една марка от друга в дадено семейство полимери.При такива различни материали като поликарбонати,ацетали и полистирол ИС може да е единствената величина в сертификата,която варира значително при рзличните марки от даден родукт.Съображението е просто.Ако  предположим,че другите фактори се поддържат постоянни,то тогава ИС е много добър измерител на относителното средно молекулно тегло на полимера.Тъй като молекулното тегло е водеща сила,стояща зад поведението на полимерите,то излиза че това е много полезна цифра.

Дебита на потока на полимера е обратно пропорционален на вискозитета.Високо-вискозните материали текат с по-голямо съпротивление и по тази причина по- бавно при едно и също налягане в сравнение с ниско-вискозните.Затова полимерите с по-високо молекулно тегло имат по-нисък ИС,а съответно тези с по-ниско молекулно тегло – по-висок ИС.

Работещите с леене под налягане предпочитат по-висок ИС,тъй като е по-лесно да се запълни матрица с т.н. „високотечливи“ материали.Работещите чрез екструзия и екструзионно раздувно формоване като че ли предпочитат материали с по-високо молекулно тегло,тъй като те осигуряват по-висока здравина на стопилката,фактор който улеснява контрола на формата на шлауха(при раздувното формоване) или на профили със сложно сечение, също се решават по-лесно проблемите с раздуването на стопилката след излизане от главата.Крайните ползватели предпочитат полимери с по-високо молекулно тегло,независимо дали го знаят или не,тъй като по-високото молекулно тегло е свързано с по-добро качество на продукцията.Съпротивлението на удар,устойчивостта на умора,устойчивостта на строшаване под действие на околната среда и бариерните свойства – всички те се подобряват при по-високо молекулно тегло.И това са само част от показателите,които се подобряват.

Първото ми изложение относно важността на олекулното тегло като критерии за подбор на материал дойде на основа 30 год. опит в леенето под налягане.Произвеждахме чрез леене под налягане кутии за светофари от високомолекулна марка поликарбонат.Номиналния ИС на материала беше 5гр./10 мин.Геометрията на изделието заедно с възрастта на машините затруднявяше производството на това изделие.Тъй като качеството на изделието беше доста важно,провеждахме изпитанието „Дарт“(на удароустойчивост с падащо копие) на всеки час,за да сме сигурни,че процеса е под контрол.Към края на производството на партидата избирахме 20 изделия на случаен принцип и повторихме изпитанието за удароустойчивост.Типичния резултат(за всяка партида)  беше 20 бр. от 20 -годни.

Веднъж решехме да видим какво ще се случи ако използваме марка с по-нисък ИС.Разсъждавахме така : Ако може да се използва материал,който тече по-лесно,то може да се намали температурата на стопилката и наляганията,свързани с впръскването и уплътняването.Това ще намали напрежението в материала и ще подобри удароустойчивостта на изделито или най-малко ще компенсира намалената удароустойчивост на полимера с по-ниско молекулно тегло.

Когато произвеждахме с марка с ИС 10 гр./10 мин.(двойно по-висок),установихме,че  температурата на стопилката може да се намали с 22 град. Целзии и налягането по време на първия етап на напълването се понижи с 10%.Но когато проведохме изпитването на удароустойчивост върху 20 изделия,произведени от този материал,то само 4 бр. от тях издържаха изпитанието.Тази огромна разлика в поведението се появи въпреки че стойностите на устойчивостта на удар с надрез по Изод ,посочени в сертификатите на тези два материала ,бяха еднакви.Това разминаване между фактическите свойства и очакванията,порадени от обявеното в сертификата се проявяват ежедневно в промишлеността и ще разгледаме причините за това в статия по-късно.

В следващата статия ще опишем процедурата на измерване на ИС и ще обсъдим някои от силните и слабите страни на този метод.Ще обясним също защо толкова много доставчици на полимери не само публикуват този показател(в сертификатите), но и го използват като основен параметър за сертифициране на качеството на отделните партиди.

Пластмаси.Екструзия.Конструиране на екструзионни глави.

Източник :http://www.kostic.niu.edu/Extrusion_Die_Design-EChP-1.pdf

Автори : Milivoje  M. Kostic , Luis G. Raifschneider

Бел.пр.: Ако изображенията не се отварят,може да ги видите в оригиналния материал на адреса,посочен по-горе  в „Източник“Излиза и с търсене по думи в Гугъл,нпр. „kostic die design“.

ВЪВЕДЕНИЕ :

Този материал има за цел да запознае читателя с важността на конструкцията  на екструдерните глави,както и със сложността  на задачата.Екструзията е от жизнена важност при преработката на пластмаси.Освен че осигурява полупродукти като листове за термоформоване и гранули за леене под налягане и др. екструзионни процеси,чрез екструзия се произвеждат многобройни крайни продукти като филми,тръби и многобройни профили.

Въпреки че екструдираните продукти може да са много различни по форма,има общи правила,които ръководят конструирането на глави.Например е важно да се преведе потока от входа до изхода и като пактическа мярка да се настрои точно баланса на потока и размерите на изделието чрез въвеждане на устройсва за настройване на потока в конструкцията на глвата.

Чрез екструзия се произвеждат няколко уникални продукти и необходимите за производството им глави се класифицират като: 1)Глави за листове. 2) Глави за плосък и раздут филм. 3)Глави за тръби 4)Глави за профили 5)Глави за ко-екструзия.Всеки от тези продукти иизисква  уникални устройства след главата ,за да се оформи и охлади екструдираната стопилка.За да се подпомогне читателя,са показани подробни илюстрации на различни конструкции глави и допълнителни устройства след главата за охлаждане и оформяне.

Предвиждането главата за профил да произведе продукт с исканите размери е много комплексно и изисква подробни познания за материалите,теченето,топлопренасянето и обширен опит в преработката чрез екструзия.Конструирането на екструзионни глави е все още повече изкуство,отколкото наука,макар че последните постижения на изчисленията и моделирането на потокците,топлопренасянето и др.  все повече съответствуват на изискванията  на конструирането на глави преди във и след главата.

ОСНОВИ НА КОНСТРУИРАНЕТО :

Екструзията е непрекъснат процес,при който твърдите полимерни материали под форма на гранули,прахове и др. са подложени на срязващи напрежения, нагрявани и пренасяни през едно- или дву-шнеков екструдер за да се превърнат в стопилка под налягане.Тази стопилка тече през подходящо оформени дюзи или екструзионна глава,след което се изтласква  и се охлажда и оформя до краен продукт,наричан екструдат.Подходящата консрукция на екструзионната глава е изключително важна за постигане на желаната форма и точни  размери на екструдирания продукт.Функцията на екструзионната глава е да оформи стопилката,излизаща от екструдера в желаното сечение в зависимост от произвеждания продукт.Главата осигурява преход от кръглото сечение на изход от екструдера към по сложния и често по-тънък и по-широк профил.По-долу епоказана една обикновена глава – за екструзия на листове,за да илюстрира казаното по-горе.

                                             Екструзионния процес създава продукти с произволна дължина и постоянно сечение.Идеалното протичане на процеса би било :

– Балансиран поток на стопилката чрез осигуряване на по- еднородна(по цялото сечение) скорост на изхода.

– Този баланс на потока да се постига с минимален пад на налягането.

– Придвижване на потока като се избягва прекъсване,които могат да предизвикат области на застой.Застоя на потока може да доведе до деструкция на пластмасовата стопилка,която е изложена продължително на високи температури.

Като практическа мярка в конструкцията на главата трябва да се включат устройства за контрол на потока,за да се постигне точно настройване на формите на преходите,осигуряващи баланс на потока.Освен това конструкцията на главите се усложнява от две уникални свойства на стопените пластмаси.

– Стопилката става по-малко вискозна(по-течлива) с увеличаване на срязващото напрежение.

– Стопилката показва високоеластично поведение,което предизвиква раздуване на екструдата след излизането й от главата.

Към изображенията по-горе:

“ Принципно устройство на глава за екструдиране на листове.А(долното изображение): 1-централен вход; 2- канали за разпределяне на стопилката 3 – „остров“  по протежение на разпределителните канали(осигурява равномерно спадане на налягането от входа до изхода на главата) 4 – „устни(изход) на главата(оформя широк процеп) ;  В(горното изображение): 1 – горна плоча на главата 2- долна плоча на главата 3 – разпределителни канали 4 – „остров“  5 – регулираща шина  6 – болт за настройване на регулиращата шина  7 – гъвкава устна на главата  8 – болт за настройване на устната на главата 9 – долна устна  10 – болт на главата  11 – нагревател“.

Намаляването на вискозитета при повишаване на срязващите напрежения води до това,че обемния дебит на потока е много чуствителен към малки изменения на геометрията.Нпр. потока на типична полимерна стопилка през процеп ще варира с промяна на дебелината на процепа.

По този начин малка промяна на процепа на главата по контура на изхода на главата може да причини значителна промяна на потока на стопилката.Термина „раздуване“(на стопилката след главата) се отнася за увеличаване на размерите по направления,перпендикулярни на потока на стопилката.

Раздуването след напускане на устните на главата става поради две различни явления.

– Отпускане(релаксация,уеднаквявяне) на потока на стопилката.

– Вискозно-еластична релаксация(отпускане) на опънатите полимерни молекели.

Релаксацията на скоростта се появява,тъй като стопилката не е вече под напрежение между нееластичните стени  на главата.Стопилката придобива еднородна скорост,което води до намаляване на скоростта в областите с висока скорост,а областите,чиято скорост до тогава е била забавяна от стените,увеличават скоростта си.Крайния резултат е увеличаване(раздуване) на сечението на стопилката при напускане на главата,докато задържаните външни области,особено ъглите се разтягат и свиват(листа се стеснява ,но става по-дебел).Нютоновите и не-нютоновите флуиди показват раздуване поради релаксация(изравняване) на скоростта.Раздуването поради вискозно-еластична памет е характеристика на полимерните флуиди и се появява,тъй като полимерните молекули са разтегнати по направление на движението на потока,докато преминават през областите с високи срязващи напрежения преди да напуснат главата.На изхода молекулите се нагъват отново и се скъсяват по направление на теченето.Резултата е разширяване по направление,перпендикулярно на потока,раздуване на диаметъра на кръглите прътове нпр. при излизане от главата.Степента  на вискозно-еластичното раздуване е комбинация от свойствата на материала на полимера,както и на условията,при които се провежда процеса като температура на стопилката,големина на срязващите напрежения и времето на престой при високи напрежения,особено близо до изхода на главата.

Конструирането на екструзионните глави днес е улеснено от инструменти(програми),основани на компютърна симулация.Потока на не-нютонови флуиди през сложни канали рутинно се изпълнява от компютърни програми за динамика на флуида(CFD).Фактори като спадане на вискозитета под действие на срязващи напрежения се взимат под внимание(се отчитат) при конструирането на главата.Вискозно-еластичното поведение днес също може да се моделира,въпреки че такава симулация изисква обширно изследване на материала,за да бъдат получени необходимите параметри на материала,за да може да се разчита на точни резултати от симулацията.Този въпрос се обсъжда по-подробно по-долу.

Екструзионните глави се различават по форма и сложност,за да отговорят на изискванията на изделието,което ще се произвежда.Има пет основни форми на изделията,произвеждани с екструзионни глави(вж. таблицата по-долу).

                     Превод на текста от ляво на чертежите:

– Филми – дебелина под 0,25 мм.

– Листове – дебелина над 0,25 мм.

– Профили                    Пръти

– Отворени

– Кухи камери

– Тръби – с диаметър под 250 мм.

– Тръби с диаметър над 250 мм.

–––––––––––––––––––––––––––––––––-

Главите за филми и листове се наричат плоски глави,тъй като видимия изход на главата е процеп.Филми се произвеждат и с кръгли глави,какъвто е случая с филма,произведен по раздувния метод.Главите за пръти произвеждат прости геометрични форми – кръгли,квадратни,триъгълни.Главите за тръби с малък и голям диаметър се наричат кръгли глави,каквато е формата на стопилката при напускане на главата.Вътрешните стени на затворените профили се поддържат със слабо въздушно налягане по време на екструзията.Главите за отворени профили произвеждат неправилни геометрични форми като  „L“  и „U“-образни профили и комбинации от тях.Главите за кухи профили произвеждат неправилни профили,които имат поне една област,изцяло заобиклена от материал.Някои кухи профили са с проста форма на сеченеито до много сложна каквито са профилите за прозорци.

Всяко екструдирано изделие  започва от главата,която дава формата на движещата се стопилка,следвана от оформящите и охлаждащите устройства по протежение на линията,които формират екструдата в желаната крайна форма и размер.По-сложната обработка на тези устройства,които обикновено са охлаждани с вода метални възли,които са в контакт с екструдираната стопилка е представен в друг раздел.

ГЛАВИ ЗА ЛИСТОВЕ :

Най-често срещаната плоска глава е показана по-горе(в изображения А и В).

Ключовите елементи на изображение А са:

– Централен входящ канал- свързва главата с цилиндъра на екструдера.

– Радпределителен канал – разпределя потока на сопилката.

– Остров – заедно с разпределителния канал създава равномерно спадане на налягането от входа на главата  изпода й равномерно по цялата му ширина.

– „Устна“ на главата – широк процеп напряко на главата,осигуряващ  окончателното оразмеряване на стопилката.

Предлаганите на пазара глави за листове използват четири елемента,за да контролират потока по цялата ширина на  устната.Това са комбинирани форми от разпределителни канали и остров,както и следните три възела(вж. фиг. В по-горе -чертежа на сечението на плоска глава).

– Регулираща шина( детайл 5 на чертежа) – настройва се по ширината на главата и регулира баланса на потока по ширината на главата.

– Долна устна(детайл 9 на чертежа) – настройва номиналната дебелина на листа(може да се фиксира в различни позиции по вертикала).

– Гъвкава устна(детайл № 7 на чертежа) – настройва се по ширината на главага и осигурява окончателната настройка,за да се постигне равномерен поток по цялата ширина.

Освен това главите да листове имат болтове,които свързват долната и горната плоча на главата.Двете плочи обикновено се нагряват с патронни нагреватели,разположени по ширината на главата.

Този тип глави обикновено се изработват за определен вид полимер,за да съответстват на поведението(намаляването на вискозитета при срязващи напрежения) на конкретния полимер.Следователно разпределението на потока в главата ще се променя с промяната на вискозитета на стопилката.При промяна на марката на полимера настройването на потока се извършва с  регулиращата шина и гъвкавата устна,като и двата възела обхващат цялата ширина на главата и могат да се настройват в различни точки по ширината им.Изкривяването(измятането) на главата е друга причина за неравномерност на потока по ширината на главата.По-високите налягания по централната линия заедно с липсата на връзка между плочите води до удебеляване на централната част.Измятането може да се увеличи с увеличаване на производителността,тъй като това значи и по-високи налягания в главата.Затова баланса на потока по ширината на главата е свързан с производетелността(изменя се с промяна на производителността.

Внедрени са новости по отношение на автоматичното регулиране на  потока  като главата  Auto-Flex,където процепа между долната устна на главата и гъвкавата устна се настройват автоматично чрез смяна на дължината на настройващите болтове на гъвкавата устна.Болтове с контролирана температура изменят дължината си , управлявани от сканиращо устройство,измерващо дебелината на листа по цялата ширина.

ГЛАВИ ЗА ПЛОСЪК ФИЛМ И ФИЛМ,ПОЛУЧЕН ПО РАЗДУВНИЯ МЕТОД :

Главите,използвани за производствона филм с дебелина под 0,25 мм.  саплоски глави  с процеп ,наречени Т-глави  и кръгли глави  за филм,произведен по раздувния метод( вж. изображенията по-долу)

Конструкцията на Т-главата е подобна на тази на пласката глава,показана преди това.Изключението е че разпределителния канал и каналите към устните са с постоянна дължина по цялата ширина на главата.Следователно използването на Т-главата е често ограничено за полагане на покрития от ниско-вискозни полимери,които са устойчиви на термична деструкция,тъй като краищата на разпределителните канали формират мъртви зони(зони на задържане на материал)Най-честото приложение на тези глави е за нанасяне на покрития нпр. върху хартия.

Кръглите глави за производство на филм по раздувния метод са най-често използвани за производство на филми.Тъй като раздувния филм е много тънък,линиите на сливане са неприемливи и стопилката обикновено се вкарва от към дъното на спирален дорник през оформена като пръстен разпределителна система(вж. изображението по-горе).Серия от спирални канали,прорязани от многобройни нарези,смесва материала при теченето му към изхода на главата.Смесващото действие осигурява еднородност на материала на изход от главата.За разлика от др. екструзионни процеси,раздувния филм се оразмерява и застива в твърд филм без контакт с метални елементи.Във в ътрешността на балона-тръба се поддържа налягане около 50 мм воден стълб.Това налягане причинява бързо разширение на балона при излизането му от главата.Въздуха(съотв налягането) в балона се задържат от ролки,притискащи балона в горната му част.По време на разширяването дебелината на стените на балона намалява и той се охлажда бързо.На балона се оформя „линия на замръзване“(наричана понякога линия на кристализация).Охлаждането на стопилката става под въздействие на външен и вътрешен охлаждащ въздух както е показано на чертежа по-горе.След като филма премине през притискащите ролки,се поема от серия водещи ролки,след което се навива на рула.

ГЛАВИ ЗА ТРЪБИ С МАЛЪК И ГОЛЯМ ДИАМЕТЪР :

И двата вида глави се изработват на глави,които са кръгли отвън.За тръби с голям диаметър се приемат тези с  външен диаметър над 25 мм., а тези с вътшен диаметър под 25 мм. се приемат за тръби с малък диаметър.Главите за тези изделия се произвеждат с две различни конструкции : 1) Права(линейна) глава 2)Ъглова глава(вж. изображенията по-долу)

                             Основните елементи на линейна глава са:

–  Преходник  – № 9  на чертеж А  ,а на черт. В е най-отгоре- монтиран е на края на екструдера(и е началото на главата) и осигурявя кръгъл преход,през който стопилката тече; поддържа дорника и поддържащия(го) пръстен(при правата глава;при кръглата глава дорника е вграден в тялото на главата- вж. черт. В).

– Дорник(торпедо) – № 2  и 5 съонветно на на чертежи А и В – Разположен в центъра на крълия отвор в тялото на главата с метални мостове(спици),които го поддържат.През едната отспиците преминава канал за сгъстен въздух до центъра на торпедото,който поддържа тръбата да не се сплеска.

–  Накрайник на торпедото – схожда се с торпедото(торпедото е уширената част,а накрайника е цилиндричната част след това) и осигурява оразмеряване в движение на стопилката до крайния вътрешен диаметър на тръбата.През накрайника има канал за въздух,който минава през тялото на главата и постъпва във вътрешността на тръбата.Въздуха е под леко налягане,за да се поддържа диаметъра на тръбообразния екструдат(да не се слепи стопилката след напускане на главата).

–  Външна цилиндрична част на главата – № 4 на черт.А и № 9 на черт. В – формира външния диаметър на тръбообразния екструдат; поддържана е от  задържащия пръстен(плоча)- № 5 и 10 съответно на черт. А и В – позициятай се центрова с центроващи болтове)- № 6 и 12 съответно на черт. А и В. Този възел може да се сменя,за да се формира тръба с различен(от оригиналните) външен диаметър и дебелина на стената,като се запазва същия накрайник на торпедото.

– Задържаща плоча – № 5 и 10 съотв. на черт. А и В – осигурява центровка между външната част на главата и накрайника на торпедото.Закрепена е с болтове към тялото на главата.Бел.пр.: При центроване на външната част на главата към накрайника на торпедото тези болтове се разхлабват,за да маже да се настрои външната част на главата спрямо накрайника на торпедото чрез  центроващите болтове- № 6 и 12 съответно на черт. А и В.

– Нагревателна лента – № 10 и 13 съотв. на черт. А и В – плътно приляга към откритата външна повърхност на главата,за да се поддържа температурата на главата близка до необходимата за стопилката.

– Фланец за прикъединяване към екструдера – не са показани на чертежите –  чрез него главата се присъединява към екструдера с раздвоени обхващащи скоби.

От показаните две конструкции глави линейната е по-евтина,но може да доведе до дефекти-студени ивици на сливане на потоците(което е вече слабо място на тръбата(Бел.пр.: Това явление се избягва чрез такова оформяне на канала за стопилката,че тя да е постоянно под налягане(стесняващи се канали),а също и чрез оформяне на едно или няколко стеснения( на накрайника на торпедото),които увеличават налягането на стопилката,с което се избягва образуване на следи от сливане на потоците на стопилката.Роля имат и формата и размерите на торпедото и накрайника.Линиите на сливане се появяват,тъй като стопилката,тъй като стопилката се разделя и събира отново,когато преминава (обтича) „спиците“(металните рамена,поддържащи торпедото).Ъгловата глава преодолява този проблем,тъй като при нея няма „спици“.Стопилката влиза отстрани в главата и прави завой на 90 градуса и протича през спираловиден канал,оформен в дорника.Основните елеманти на ъгловата глава са различни от тези на линейната(правотокава)- вж. черт. В по- горе.

– Сърцевина – дорник със спираловидин канал,който разпределя потока на стопилката  равномерно по обиколката на накрайника на торпедото.

– Странично захранване – стопилката влиза отстрани на главата и тече около дорника.

– Подаване на въздух – през възела,поддържащ дорника( № 1 на черт. В).

Друго приложение на ъгловите глави е за нанасяне на покритие върху кабели.За целта на ъгловата глава се правят следните промени :

– Първо през сърцевината вместо въздух се прекарва проводник,който преминава през сърцевината(остта) на главата и излиза през накрайника на торпедото,за да се прокрие с полимерен материал.

Екструдата за профили се влияе значително от нееднаквото раздуване на стопилката за разлика от екструдата за листове и тръби.При профили с ъгли идр. неправилни форми като нпр. квадратен профил на изхода от главата сечението не е квадратно поради влиянието на раздуването.Фигурата по-долу илюстрира необходимата форма при изхода на главата,за да се постигне квадратно сечение.

Обърнете внимание,че ъглите са остри(не прави) и страничните стени не са плоски(а вдлъбнати).Стопилката,излизаща от тази не-правоъгълна форма ще се разшири до желаната правоъгълна/квадратна форма на сечението.Конструкцията на не-правоъгълен изход на главата,необходима за постигане на правоъгълно сечение на профила, се споменава по-долу в раздела „Инструменти за симулация и изчисляване на съвременни конструкции“

Главите за отворени профили обикновено са с форма на каналите „U“  или „L“,които нямат симетрия спрямо ос за разлика от формата на каналите при тръбите.Следователно отворените профили са по-предразположени към неравномерно охлаждане и по този начин може да се създадат остатъчни вътрешни напрежения във втвърдения екструдат,които причиняват измятане на изделието.Основната роля на конструкцията при отворени пофили е да поддържа равномерна дебелина на стените по сечението на профила.Примери за лоша или по-добра конструкция са показани на изображението по-долу.

                          Текст към изображението : Примери за лоша(в ляво)  и подобрена конструкция(в дясно) за постигане на равномерна дебелина; профил  – (1)  профил А преобразуван в кух профил и (2) – профил В преобразуван в отворен профил.

Трудността при първоначалната конструкции на профили А и В е нееднаквата дебелина на стените.По-тънките участъци ще се втвърдят първи,докато по-дебелите секции ще са все още в стопено състояние в сърцевината си.В резултат ще има допълнително топлинно свиване в по-дебелите области и по тази причина профила ще е с измятане.Продукт  А ще се изметне надолу,а продукт В ще се изметне на дясно.Тези проблеми с измятането могат да бъдат решени като се преработи цялото сечение с по-равномерни дебелини на стените.При това положение цялото сечение ще се втрърди по-равномерно и в твърдия екструдат ще има по-малко остатъчни напрежения.Конструкция А илюстрира случая,когато се използва кух профил,за да се реши проблема с измятането.Конструкцията В илюстрира използването на отворен профил за преобразуване  на по-дебелата област.Изменените конструкции на профилите А и В ще изискват повече разходи за изработване на главите.Извършването на тези изменения води до ключови изгоди:

– По-добро качество на изделието поради по-равномерно охлаждане и свиване,съответно по-прави профили.

– Използва се по-малко материал,съответно се стига до икономия в това отношение.

– По-бързо охлаждане поради по-малко количество пластмаса за охлаждане,съответно по-висока производителност.

Главите обикновено са изработени от серия плочи,които се събират в пакет,за да формират цялостен проход от кръглия изход на екструдера към изискваното сечение на профила на изхода.

Конструкцията пакет от плочи прави по-лесно изработването и позволява настройване(припасване) към частите на главата, като се постига по-точна настройка на потока на стопилката.Пример на глава за екструзия на U-профил с конструкция плочи в пакет епоказан на изображението по-долу :

                                                                     Текст към изображението : Пакетна глава за U – профил : разделена на детайли(отгоре) ; изглед на главата(долу дясно) ; изглед на челото на главата(долу дясно) ; (1) – плоча монтирана на екструдера ; адапторна  плоча на главата ; (3) преходна плоча ; (4)плоча предхождаща формиращия(калибриращия) канал; (5)плоча за калибриращия канал на главата(който оформя профила преди напускане на главата) ; (6) – отвор за закрепване на главата с болтове; (7) – отвор за шпилките,които подреждат плочити на една линия ; (8) – гнездо за термодвойка ; (9) – отвор за дросел за регулиране на налягането ; (10) – нагревателна лента ; (11) – засечка на разделящата плоча. Детайли(долу дясно): (А) – профил на изхода на главата и (В)-профил на изделието.

Изображението илюстрира конструкция на пакетна глава в разглобен вид ; изглед на сечението на сглобена глава и детайл от изхода на главата,сравнен с профила,който трябва да се произведе.Пакетните глави запрофили обикновено имат следните елементи:

– Адаптерна(пригаждаща) плоча – оформя прехода от кръглия изход на екструдера към форма на сечението,наподабяваща тази на профила.

– Преходна плоча – формира плавен преход от изхода  на адаптерната плоча към плочата ,която е преди последната плоча на главата.

– Предпоследна плоча(преди плочата,оформяща изхода на главата и сечението на профила,преди той да напусне главата) – регулира потока чрез намаляване на дебелината в областите с голям поток и увеличаване на дебелината в областите с малък поток,за да се постигне по-еднородна скорост на потока,преди той да постъпи в последната плоча.

– Последна(оформяща) плоча – осигурява еднаква скорост на потока по сечението,като обикновено е около 10 пъти по-дълга от дебелината на екструдата,за да се освободи високоеластичното напрежение в стопилката преди тя да напусне главата(така се намалява раздуването) и се оформя окончателното сечение преди напускане на главата.Сечението на профила в последната плоча е такова,че да се компенсира  деформацията на екструдата след излизане от главата(т.е. раздуването и провисването).

Профила на изход от главата,показан по-горе,оформя екструдат с U-образна форма с три страни с еднаква дебелина и перпендикулярни на долната повърхност. Неправилната форма на изхода на главата беше създадена с помощта на CFD(алгоритъм на основа механиката на флуидите,използван за изчисляване).Това е показано в раздела  Инструменти за съвременно симулиране и изчисляване на конструкцията по- късно в тази книга.

ГЛАВИ ЗА КОЕКСТРУЗИЯ:

Друг важен продукт,произвеждан чрез екструдерни глави е създаването на многослойни материали.Многослойните листове и филми имат две приложения:

– Производство на по-икономични материали чрез съчетаване като „сандвич“ на по-евтини материали в сърцевината между два слоя по-скъпи материали.

– Създаване на композитни материали с подобрени свойсва чрез комбиниране на два или повече материала,всеки от които предлага желани свойства.

Някои от приложенията на коекструдирани материали са :

– Листов материал,произведен от горен акрилен слой,нанесен върху слой от акрилонитрил-бутадиен-стирол(АВS).Акрилния слой осигурява устойчивост на ултравиолетови лъчи и блясък,докато АВS осигурява издръжливост на удар.

– Раздувни филми,произведени чрез екструзия,притежаващи специални бариерни свойства.Единия слой ограничава миграцията на кислород през филма,а другия осигурява защита от ултравиолетовите лъчи.

Има два основни метода за производство на коекструдирани материали : чрез канали,отделени в захранващ блок и чрез канали в самата глава(вж. изображението по-долу).

Текст към изображенията по-горе :  (А) горното изображение : (1)-листова глава с ограничение на потока ; (2) – адапторна(преходна) плоча ; (3) – захранващ блок ; (4) – вход за потока на стопилката на средния слой материал ; (5) – вход за потока на стопилката на долния слой  материал ; (5) – вход за потока на стопилката на горня слой материал ; (6) – вход за потока на стопилката на долния материал ; (В) долното изображение : (1) – вход за потока на стопилката на долния материал ; (2) – вход за потока на стопилката на горния материал ; (3) – долна регулираща шина ; (4) – болт за настройване на долната регулираща шина ; (5) – горна регулираща шина ; (6) – болт за настройване на горната регулираща шина ; (7) – гъвкава устна .

В глави за коекструзия  могат да се комбинират два,три или повече потока.

Основните елементи на изображение (А) -горното изображение са :

– Входове за стопилката  на горния ,долния и средния слой материал.

– Област на ламиниране на стопилката,където разделените потоци се събират в ламиниран поток на стопилката в захранващия блок.

– Адаптерна(преходна)  плоча между захранващия блок и листовата глава.

– Листова глава с конструкция както главата с един слой(фигА).Ламинирания поток на стопилката постъпва в центъра на главата и се разпределя по каналите и излиза от главата като отчетливо многослоен екструдат.

Алтернатива на захранващия блок е конструкцията с многоканална глава,показана на фиг. (В) – долния чертеж на изображението по-горе.Основните елементи на тази конструкция са :

–  Тя е подобна на многослойна екструзионна глава с изключение на това,че има повече от един захранващ канал.

– Всеки канал за стопилка има собствена регулираща шина за контрол на потока.

– Потоците на стопилката се събират вътре в главата,близо до изхода и излизат като отчетлив многослоен екструдат.

Подхода със захранващ блок е по-евтин за прилагане в сравнение с многоканалния подход,но тъй като потока на стопилката изминава известно разстояние преди да достигне изхода,може да се развият неправилни участъци между различните потоци.Това е особено вярно когато се опитваме да коекструдираме стопилки със значителна разлика във вискозитета.Нисковискозната стопилка има тенденция да включва в себе се по-вискозната стопилка.Алтернативния метод е да се държат потоците на стопилката разделени до достигане непосредствено преди изхода както се постъпва при многоканалната конструкция.Тя дава възможност коекструзия на пластмасови стопилки със значителна разлика във вискозитета.

Впрочем,при всеки процес на коекструзия трябва да има известна химическа съвместимост между съседните потоци стопилка,за да се осигури добра кохезия между слоевете.

ОБОРУДВАНЕ ЗА ОХЛАЖДАНЕ И ОРАЗМЕРЯВАНЕ НА ЕКСТРУДАТА :

С изключение на производството на филм по раздувния метод и нишковидни профили всички екструдати изискват  охлаждане и/или  оразмеряване чрез някакъв метален елемент.По-долу са дадени типа на охлаждащото и оразмеряващо оборудване,използвано за различни екструзионни изделия.

– Филми и листове – охлаждащи ролки(„чил ролс“).

–  Раздувно фолио – въздух,обдухващ балона отвътре и отвън.

– Нишковидни профили – вана с охлаждаща вода.

– Профили отворени и с кухи камери – вакуумни калибратори и вана с охлаждаща вода.

– Тръби – оразмеряващи пръстени и вакуумни водни вани.

При екструзия на листове охлаждането се постига с пакет от охлаждащи ролки,показани схематично по-долу.

             Бел.пр. Изображението е завъртяно но 90 градуса против часовниковата стрелка.

Текст към изибражението : Пакет охлаждащи ролки за екструзия на лист : (1)-листова глава с ограничител на потока; (2)-стопен листов екструдат ;(3)-долна охлаждаща ролка(температурата на всички охлаждащи ролки се контролира); (4)-средна охлаждаща ролка(придава блясък или текстура на повърхността на листа);(5)-горна охлаждаща ролка ;(6) – втвърден лист.

Охлаждащите ролки обикновено са с хромово покритие и с висока степен на полиране,които прдават блясак на повърхността на листа и охлаждат екструдата,като същевременно изтеглят стопилката от главата с постоянна скорост.Приблизителната дебелина на листа се постига чрез комбинация от настройки на скоростта на въртене на шнека и скоростта на изтегляне на листа.Ако скоростта на изтегляне е по-голяма от средната скорост на излизане на стопилката от главата,то дебелината на листа намалява.

При тръби номиналните вътршни и външни диаметри се постигат чрез избор на подходящ накрайник на дорника(по диаметър) и на външната част на главата около накрайника на дорника.

Крайните външни размери на тръбите се постигат с оразмеряващи пръстени,които обикновено са разположени във вакуумна вана с вода(виж изображението по-долу).

                                      Външния диаметър на тръбата се постига с оразмеряващ пръстен,докато вакуума(във ваната),комбиниран с леко свръхналягане в тръбата,притиска екструдата срещу вътрешната страна на пръстена.Желания външен диаметър на тръбата се постига чрез настройване на скоростта на изтегляне на екструдата спрямо средната  му скорост на изход от главата.Ако скоростта на изтегляне е по-голяма от средната скорост на стопилката на изход от главата,то площта на сечението намалява.Тъй като външния диаметър на тръбата се настройва с оразмеряващите пръстени,то вътрешния диаметър ще нараства.По този начин се контролира дебелината на стената на тръбата.

Оразмеряването и охлаждането на профилите има специални изисквания поради сложната форма на сечението.Оразмеряващите възли се наричат калибратори и често устройството им е сложно колкото на главата.За да се поддържа формата на профила се прилага вакуум,като същевременно профила се охлажда.Някои калибратори,наречени мокри вакуумни калибратори,имат възможност за впръскване на вода между екструдата и калибратора,което действа като смазка и подобрява охлаждането.По-долу е показан сух вакуумен калибратор,използван за оразмеряване и охлаждане на  U-образен профил(горния чертеж).Долния чертеж показва разглобен на части вакуумен калибратор,за да се види последователността на детайлите.Вакуумните и охлаждащите канали  съответно поддържат движещия се екструдат в желаната форма и го охлаждат.Вакуумните калибратори за профили обикновено са изработени от неръждаема стомана,за да издържат абразивното действие на екструдатите при контакта им с калибратора по време на охлаждането.Например показания по-долу U-образен профил ще има склонност да се свива по долната повърхност на калибратора и да се разтяга по горната повърхност на калибратара.Това усложнява конструкцията на калибратора,тъй като екструдата ще се пригоди към  формата  на калибратора,ако той се деформира.Охлаждането на екструдата също усложнява симулацията и конструкцията на калибратора(това се обсъжда в следващия раздел).

Текстове към изображението : Отгоре : Плоча на екструдера за монтиране на главата ; адапторна(преходна) плоча за U-образен профил ; преходна плоча ; последните две плочи – определени чрез симулация съответно преходно и окончателно поле на главата(след което профила излиза с форма,близка да желаната),за да може при калибриране и охлаждане да се получи окончателната форма.

СЪВРЕМЕННИ ИНСТРУМЕНТИ ЗА СИМУЛАЦИЯ,КОНСТРУИРАНЕ И ИЗЧИСЛЯВАНЕ :

Развитието на мощна изчислителна техника  и развити цифрови техники прави възможно да се симулира,анализира и оптимизира триизмерно екструзионния процес с комплексна геометрия(форма),в т.ч. нелинейното и вискозно еластичното поведение на полимерната стопилка.Цифровата симулация има потенциал да разкрие важни вътрешни подробности на екструзионния процес като скорост,напрежение на срязване,налягане и температурни полета в области,които са обект на интерес и което не е възможно да се получи експериментално.Главното предизвикателство за методите на симулация е възможността да се представят точно сомплексното вискозно еластично поведение на полимерния материал,което зависи от параметрите на процеса като срязващото напрежение и температурите на потока.Друго предизвикателство е да се моделира точно комплексната геометрия и граничните условия на екструзионните глави и калибратори,особено за екструзия на профили.

Експертите по преработка на полимери  смятат че  нарастващата сложност на конструкцията на изделията,съчетана със съкратените времена на разработка и липсата на квалифицирани инженери подклажда нуждата от повече симулации в промишлеността.

Както вече беше казано при конструиране на профили се използват няколко програми.Впрочем,тъй като степента на охлаждане на екструдирания продукт определя скоростта на екструзионната линия,то оптималната конструкция на калибратора е също критична за производствения процес.Освен това конструкцията на калибратора влияе на здравината на крайния продукт,тъй като неравномерни(променливи) условия на охлаждане водят до нежелани измятания и деформации.

За да се подпомогне конструирането на калибратори за прости форми като листове и тръби са били развити аналитични решения.По-комплексни профили като такива за прозорци изискват използването на цифрови методи,които могат да моделират произволни форми.

ИЗЧИСЛИТЕЛНА СИМУЛАЦИЯ НА ДИНАМИКАТА НА ПОЛИМЕРНИЯ ПОТОК ПРИ КОНСТРУКЦИЯ НА ГЛАВИ :

Процеса на конструране започва с желаната форма на сечението на изделието.Предмет на симулацията е определяне на необходимите канали на главата,които биха довели до балансиран по маса поток на изхода от главата и форма на екструдата на изход от главата,която се доближава до исканата.

Предлагана  на пазара програма  за симулация на потока беше използвана за симулиране в три измерения на потока в глвата и топлопренасянето през глава за U-образен профил.Резултата е показан на изображението по-горе.Тъй като поседните две плочи имат най-голямо влияние върху формата на профила на екструдата,то само те са конструирани чрез симулация на потока.

Симулацията изисква въвеждане на следните данни :

а) двуизмерен профил на входната равнина(плоча( на канала.

b) двуизмерен профил ва желаната форма на сечението на екструдата.

c) спецификациа на дължината на полето,предхождащо полето на главата(това на последната плоча,което оформя окончателно формата на сечението на екструдата).Обърнете внимание,че полето на главата(това,което е последно) има постоянна форма и сечение).Трябва да се специфицира и дължината на повърхността на свободно течене на екструдата след излизане от главата.

2. Термомеханичните свойства на полимерната стопилка : плътност , топлинен капацитет и топлопроводност.

3. Реологични свойства на полимерната стопилка : не- Нютоновия вискозитет като функция от срязващото напрежение и температурата и/или характеристиките на вискозноеластичния материал.

4. Условия на процеса: температура на стопилката на вход,дебит на потока по маса в канала на главата(или налягането на  входа  на главата),температура на стените на главата и скоростта на изтегляне на екструдата при излизането му от главата.

Областта,която се изчислява  прилича на три-измерната геометрия(форма) на главата(по-точно на каналите на главата)  и свободното течене на екструдата след главата,където на късо разстояние  протича преразпределение(изравняване) на скоростта  и освобождаване на напрежението(виж изображението по-долу).

Тъй като главата е симетрична, е моделиран само половиното от канала(на главата) – вж. изображението по-горе.

Крайния модел на канала на главата и зоната на свободно движение на екструдата след изхода от главата се състоят от 16592 бр. шестостенни елемени и 19530 бр. точки. Изчисляваната област трябва да има  подходящи гранични условия,за да представи реалистични условия като канали за стопилката и изхода на потока в свободно пространтсво(фиг. „с“ на изображението  по-горе).Използваната програма използва алгоритъм за решение,наречен „инверсна екструзия“,който изчислява формата на изхода на главата(последния участък от канала за стопилката),който е необходим,за да се постигне желаните размери на профила на изход от главата.Програмата решава формата на канала за стопилката преди изхода от главата,която би постигнала желания профил след раздуването на стопилката.

СИМУЛАЦИЯ НА ОХЛАЖДАНЕТО И КОНСТРУКЦИЯ НА КАЛИБРАТОРА :

За да се постигне оптимална конструкция на калибраторите,охлаждащата вана и др. възли за охлаждане,са необходими ясни знания за топлообмена(охлаждането)  на екструдата.Най-голямото предизвикателство при моделирането на охлаждането на екструдата е да се специфицират правилно граничните условия във всяка част на охлаждащото оборудване.Възможно е да се определят приблизително коефициентите на топлопроводност или да се определят стойностите експериментално.Може да се окаже много трудно да се определи коефициента на топлопедаване във вакуумен калибратор,тъй като е невъзможно да се предвиди без експериментална проверка,където полимера има добър контакт с охлаждащата  стена и какво е влиянието на тънкия слой охлаждаща вада,засмукана от охлаждащата вана.Впрочем,дори и да се използват осреднени стойности,може да се получи добра картина на процеса,тъй като полимерните материали имат сравнително ниска топлопроводност.Това означава,че получените резултати не са точни,но те може да са много полезни при конструирането.Ето защо моделирането и симулирането на охлаждането на екструдата е полезен инструмент за изследване на процеса на охлаждане на екструдата,както и за подобряване на конструкцията на калибраторите и останалото охлаждащо оборудване.Други изследователи също смятат,че конструкцията на калибрирането може да се направи,за да се установи приблизително качеството на охлаждането.Илюстрация на това каква информация може да се получи чрез симулиране на охлаждането на екструдата е показана чрез симулирането на охлаждането на

екструдата на U-образен профил като се използва предлагана на пазара програма за симулация и експериментално определени коефициенти на  топлопредаване при вакуумен калибратор.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ПРЕПОРЪКИ ПРИ КОНСТРУИРАНЕТО :

Както беше  казано по-горе конструирането на екструзионни глави е комплексна задача,тъй като размерите на екструдата зависят не само от конструкцията на главата(размерите и формата на каналите й),но също от свойствата на полимера и параметрите на екструзионния процес.

Ето някои общи препоръки при конструиране на екструзионни глави :

– Трябва да се постигне балансиран поток на стопилката на изход от главата.

– Трябва да се сведе до минимум загубата на налягане,необходима за постигане на балансиран поток,за да се постигне максимален дебит по маса с екструдер с възможно най-малки размери.

– Да се осигурят възли за контрол на потока в главата,за да може да се оптимизира разпределението на потока.

– Да се осигури в потока да няма застойни зони.Те улесняват деструкцията на полимерната стопилка поради продължителното излагане на повишени температури.

– Използвайте модулна конструкция с пакетирани плочи за по-лесно изработване,удобно сглобяване и разглобяване,както и удобство при внасяне на промени и почистване.

– Дължината на полето на главата(оформящия канал преди изхода) трябва да е поне 10 пъти дебелината на изделието,за да се улесни релаксациятана напрежението на полимера  в главата.

– Избягвайте екструдат с дебели и нееднакви по дебелина стени,с което се постига по-добър контрол на баланса на потока в главата,свежда се до минимум разхода на материал(за 1 м. дължина от изделието),намалява се времето на охлаждане и се свежда до минимум измятането на изделието след екструзия.

– Избягвайте или свеждайте до минимум кухите профили(затворените кухини),тъй като те увеличават разходите за производството на главата и усложняват процеса на охлаждане на екструдата.

С изключение на кръглите глави е  фактически невъзможно  да се постигне геометрия(форма на каналите),с която да се постигне качествен екструдат за широка гама полимери и условия на екструзия.Това е така защото добре конструираната глава трябва да включва подходящи възли за настройка,за настройване по време на екструзионния процес така че да се компенсират недостатъците на крайния продукт,т.е. на охладения екструдат.

За глава с постоянна геометрия настройването може да се постигне чрез промяна на параметрите на екструзионния процес като температура,дебит,степен на охлаждане и/или скорост на изтегляне.Важно е да се оптимизира конструкцията на главата,за да бъдат необходимите настройки практически възможни.Ето защо конструкцията на главата за екструзия на полимери по-често се опира на опита,емпиричните данни и скъпия метод на грешки и поправки,за да секонструира и оптимизира главата и параметрите на цялостния процес.Чрез интегриране на компютърната симулация и емпиричните данни и чрез подобряване на средствата за наблюдение на екструзионния процес,може да бъде подобрен и процеса на конструиране на главата.По-добрия метод за конструиране  на главата води до подобряване на качеството на изделието и съкращаване на времето за конструиране и оптимизиране на екструзионния процес,което от своя страна намалява разходите.Важно е отново да се каже,че компютърната симулация и емпиричното екструзионно инженерство се подпомагат взаимно.Те имат своите слабости и силни страни поради което двата подхода не могат да се заместят един с друг,но ако правилно се обединят,могат значително да подобрят конструирането на екструзионни глави.

Пластмаси.Леене под налягане.Обръщайте внимание на тялото и върха на дюзата.

Автор : John Bozzelli

Източник : http://www.ptonline.com/columns/pay-attention-to-your-nozzle-body-tip

Март 2011 год.

При леене то под налягане има стотици подробности. Проблема е да се отделят онези,които предизвикват загуби и пречат за постигането на най-важните допуски.Една от тях,която струва стотици хиляди долари на ден на промишлеността за преработка на пластмаси(в САЩ) е това,че не се обръща внимание на тялото и върха на дюзата на машината за леене под налягане.Всяка машина има дюза и всеки ден някая от тях проявява капризи,което води до загуба на време за смяна на цветовете,източване на нишки,проблеми с външния вид на изделието,застиване на материала в дюзата,изтичане на стопилка от дюзата и т.н.

Предназначението на тялото и върха на дюзата да осигурят пътя на потока на стопилката от края на цилиндъра до леяковата втулка на матрицата. Звучи просто и много производители го смятат за просто.Игнорирането на тези много важни подробности можеда струва скъпо :

– Спадане на налягането – уверете се ,че спадането е минимално.

– Трябва да имате  температурен контрол без горещи или студени области.

– Трябва да имате  правилно прилягане на върха на дюзата към леяковата втулка.

Падане на налягането :

Възела за впръскване обикновено осигурява налягане на стопилката от порядъка на от 700 до 2800 атм. за запълване на гнездата и уплътняване,в това число при тънкостенни изделия.В много случаи колкото е по-голямо падането на налягането,толкова по-трудно е отливането,или се появяват(или се увеличават наличните) проблеми с изделието или матрицата.

Всичко,което може да се направи,за да се  намали необходимото налягане,подобрява устойчивостта на процеса.В идеалния случай спада на налягането по целия път към гнездата на матрицата е минимален.Въпреки това повечето производители се тревожат само за леяковата система и отворите за впръскване в гнездата и даже се правят анализи на теченето на потока на стопилката,за да са сигурни.Да сте виждали някога анализ на конструкцията на дюзата по отношение  на потока на стопилката?

Първата препоръка е тялото на дюзата да е максимално късо,което води до максимално спадане на налягането.Това може да е очевидно,но съм виждал дюзи с дължина от 50 до 760 мм.Дюза с дължина 760 мм. изисква около 900 агм. налягане,за да премине стопилката през нея.

Канала за сторилката трябва да е стесняващ се или коничен,не прав(с успоредни стени),за да се осигури малко спадане на налягането и се даде възможност за по-бързо почистване.Да,формата на канала в дюзата може да подпомогне или затрудни смяната на цвета или пластмасата.

За да сме честни,трябва да се каже,че при дълго тяло на дюзата е трудно канала да е с наклонени стени.Освен това тялото на дюзата може да има филтър за стопилката или смесващи елементи,които също допринасят за спада на налягането.Това може да бъде оценено като функция или спад на налягането,така че да знаете  кой филтър е най-добър и осигурява най-малък спад на налягането.Освен това,ако се наблюдава спада на налягането,ще може да се каже кога трябва да се смени филтъра.

Контрол и настройка на температурата :

Повечето производители са съгласни,че температурата на стопилката е важна и тялото и върха на дюзата не са изключение в това отношение.По време на първия и втория етап на впръскването,уплътняването,задържането под налягане и охлаждането, полимера в дюзата трябва да се задържи при същата температура както е в цилиндъра.Времето на престой в дюзата не е достатъчно за да се достигне еднородна температура на стопилката само по пътя на топлопроводността.Така че ако нагревателите са твърде горещи,материала близо до стените ще се прегрее.Често резултата е,че се забелязват обезцветявания,мехурчета и др. дефекти по външния вид на изделието.

Освен това при повечето приложения обема на полимера в тялото и върха на дюзата е само част от изделието и ако искате да избегнете измятане на изделието,обезцветяване,различия в гланца на повърхността,то температурата и охлаждането на стопилката и охлаждането трябва да са еднородни(в целия обем на дюзата и изобщо).Тъй като целта е еднородни температури,логично следва температурите на дюзата и върха й да се настроят както тези на цилиндъра,но както  при много подробности в живота,логиката рядко взима връх.

Добрия контрол на температурата на дюзата изисква внимание към контролера(терморегулатора),термодвойката,настройката и размера(мощността) на нагревателя,конструкцията и разположението,както и съобразяване с топлопроводността.Добро контролно устройство с обратна връзка би трябвало да работи превъзходно.Ако машината има резервни температурни контролери,използвайте ги(в смисъл и контролерите/терморегулаторите и на дюзата да са на ниво).

Разположението на термодвойката е огромен въпрос в нашия бранш,тъй като за това няма стандарт.Някои имат дупка в шестограна на тялото на дюзата(където тя се захваща от ключа за завинтване и развинтване).Труги я поставят на едта от гайките(нитовете) на бандажния нагревател.Повечето преработватели не поставят термодвойката в потока на стопилката.

И все пак къде трябва да се постави термодвойката? Идеалното е да има сензор,обмиван от потока на стопилката,който дава не-изкривени резултати.Изправени сме пред компромис : Ако тялото на дюзата е дълго под 50 мм.,то всичко е ОК,макар и не-идеално, за вкарване на термодвойката в тялото на дюзата,нито на повърхността.Ако тялото на дюзата е по-дълго от 50 мм.,но по-късо от 250 мм.,купете термодвойка тип „пеперуда“ (с плосък сензор) и я поставете върху тялото на дюзата на една трета назад от върха й.Увиите я два или три пъти със стъклотъкан,за да е изолирана и поставете нагревателя,който покрива термодвойката.Ако има разпробита дупка някъде по дължината на тялото на дюзата,изместете термодвойката на подходящо място(за да има плътен контакт между повърхността на дюзата и сензора).

Термодвойка,присъединена към бандажния нагревател е неприемлива.Бандажния нагревател трябва да покрива повече от 90% от тялото на дюзата и да е с правилен волтаж и вид.Би било чудесно,ако има термични щифтове по дължината на тялото на дюзата.За съжаление повечето от тях не работят при висока температура и ще се разрушат,ако оператора усуче дюзата или я използва с полимери,изискващи температура над  310 град. Целзии.Освен това разполагайте кабелите на термодвойките и на нагревателите  отстрани или над тялото на термодвойката.

След като имате подходящото тяло на дюзата,каква да е настройката?Поради променливите размери,тип,окачване и т.н.,определянето на настройката е рискована задача.Фокусирайте се върху това да поддържате температурата на стопилката като тази в цилиндъра.Понякога това ще означава да се настрои температурата на дюзата нпр. на 10 град. Целзии по- високо (или по-ниско) отколкото температурата на излизащата от цилиндъра стопилка.Като се спазват необходимите процедури за безопасност,извършете почистване с по-голям обем от тялото на дюзата(има се предвид източване на стопилка при отворена дюза,при което обема на изцедената стопилкада е по-голям от този на стопилката в дюзата),измерете температурата на стопилката(за което е необходим съответен уред) и след това поставете термодвойката най-малко на половината от дължината на дюзата.Оставете термодвойката в дюзата за поне 10 мин.,за да се види на каква температура ще се стабилизира след почистването.Отбележете разликата между тази температура и температурата на почистващата стопилка и настройте температурата,като я разположитенастроената стойност) в  разликата между фактическата и настроената температура на стопилката.

Съответствие(припасване) на върха на дюзата с(към) леяковата втулка :

Ще разгледаме върха на дюзата – част,която влиза в контакт с леяковата втулка.В повечето случаи това е 25-милиметровия адаптер(преходник),завинтен в тялото на дюзата.Той е твърде малък,за да има собствен нагревател.За съжаление този малък връх има тенденция към голяма загуба на топлина.Особено когато е в контакт със студената леякова втулка.Температурата на върха на дюзата трябва да е същата като температурата на стопилката, но това е трудно да се постигне  поради топлопредаването към леяковата втулка при матриците със студен леяк.

Колко часове сте губили за  проблеми с проточване на нишки и отпечатването им по изделието,или със задръстен с нестопен полимер връх на дюзата?Всички тези проблеми се причиняват от прехвърляне на топлина от дюзата към студената леякова втулка. Топлоизолирането помага само за няколко ударd. А какво бихте казали за „плужека“,който понякога излиза от леяка и от време на време застава на върха на дюзата?Той не винаги влиза в канала на леяка,а итрябва да премине по завоите на леяковата система. Моите съвети :

1.Отхвърлете всички стандартни върхове на дюзи „с общо приложение“. Те са твърде дълги и имат мъртво пространство точно във върха.

2. Използвайте върхове на дюзи със свободно течене  или ако е необходимо,такива  със възвратен конус.

3. Проверете контактната повърхност на върха на дюзата срещу леяковата втулка,за да сте сигурни,че контакта е по вътрешността на радиуса и не се контактува по целия радиусна върха на дюзата).Най-доброто уплътнение е при малка област на контакт по вътрешния радиус,но контактната област трябва да е достатъчно голяма,за да запушва отвора на леяковата втулка.При по-малка област на контакт ще се преехвърля по-молко топлина от върха на дюзата към леяковата втулка.Силата на притискане често е между 5 и 15 тона.Високото налягане на контакт е необходимо,за да се задържи стопения полимер,който е с налягане 2800 атм. когато се произвеждат тънкостенни изделия.Изхождам от предположението,че сте се уверили,че впръскващия възел е центрован спрямо леяковото втулка.

4. Използвайте изолатор,създаден за решаване на този проблем.

Пластмаси.Екструзия.Износване,ремонт и подмяна на шнека и цилиндъра.Кога да се правят?

Източник : http://www.floridapolymerequipment.com/id59.html

Бел. пр.: Материала е на фирмата Xaloy – xaloy.com

Кога да се ремонтира шнек за екструзия?

С износване на шнека просвета между ребрата му и цилиндъра се увеличава,особено в областите на цилиндъра,където налягането е високо.

Нпр. при нов шнек с диаметър 63 мм. просвета ще е между 0,013 и 0,018 мм.

Когато същия шнек се износи до просвет около 0,050 мм.,се забелязва вамаляване на производителността и увеличаване на температурата на стопилката.Често срещана практика е да се увеличава скоростта на въртене на шнека,за да се компенсира намаляването на производителността.Това води до допълнително повишаване на температурата на стопилката.Следва намаляване на температурите на цилиндъра,за да се преодолеят по-високите температури на стопилката.

Към този момент екструдера работи с  настроени по-високи обороти на шнека и по-ниски температури по зоните на цилиндъра в сравнение с нормалните.Това е загуба на средства.Оператора няма контрол върху процеса.Неизправния шнек води до повече черни точки.

Когато шнек с диаметър 63 мм. е износен до просвет 0,075 мм.,не може да се произведе добър продукт и ефективността на работата е ниска.Губят се пари с всеки произведен килограм продукция.Увеличава се количеството на брака(а с това и % на влагания рециклиран материал и всички разходи,свързани с рециклирането),а качеството се влошава.Затруднява се работата на операторите.

Забележка: Горните препоръки са при предположението,че цилиндъра не е износен.Износването на цилиндъра трябвада се прибави към това на шнека,за да се получи общия просвет.

Кога да се смени цилиндъра на екструдера ?

С износване на цилиндъра просвета между него и витките на шнека ще нараства,особено в зоните на цилиндъра,където се развива високо налягане.Купуването на нов шнек при износен цилиндър не решава проблема с просвета.Положението може да се подобри,но износения цилиндър си остава.

Тъй като цилиндрите се износват само в местата с високо налягане,или на местата,където полимера се топи,измерването на вътрешния диаметър в края на цилиндъра не показва цялата история на износването.За да се измери вътрешния диаметър по цялата дължина на цилиндъра трябва да се използва уред за измерване на вътрешен диаметър(калибър?).Имайте предвид,че трябва да се вземе предвид и износването на шнека заедно с износването на цилиндъра,за да се определи общия просвет.

Ремонт на цилиндъра на екструдера :

На пазарите за оборудване за леене под налягане често се предлага възстановяване на края на цилиндара,който работи при високо налягане.Тези последни около 50 см. от цилиндъра се възстановяват.Шнека се движи напред и назад.

Защо не се препоръчва ремонт на цилиндите ва екструдерите?

Те са по-дълги.Нпр. шнек с диаметър 90 мм. и съотношение на дължината към диаметъра(L/D) равно на 24:1 е дълъг приблизително 2 м.,без да се включи зоната под захранващото гърло.При екструзията,за разлика от леенето под налягане шнека само се върти в една посока.Различните нагревни зони не могат точно да се определят по място по дължината на цилиндъра и се нагряват различно(съответно се свиват различно) и неравномерно.Обработката на вътрешния диаметър на цилиндъра би отнела много часове,съответно средства.Също така обработката ще трябва да следва вдлъбнатините и изпъкналостите на цилиндъра,а не да се изпълни по права линия.През цялото време обработващия инструмент ще износва или намалява дебелината на биметалната втулка на цилиндъра.

Някои клиенти,произвеждащи филм по раздувния метод,вярват че биха могли да използват цилиндъра още от 6 месеца до 1 год.Това е грешка!

Проблеми,които биха могли да се появят,ако се ремонтира(а не се замени) цилиндъра :

Втулките могат да се свият и завъртят.Те също могат да залепнат към витките на шнека(причина за това може да са издатините и вдлъбнатините по обработения цилиндър).

Може да се влоши топлопредаването от бандажните нагреватели поради различните метали и пространството между външния диаметър на цилиндъра и вътрешния диаметър на новите(обработени) втулки.

Всичко това е разход,равен на 60-75 % от стойността на нов цилиндър.Тако че правилното решение е да се закупи нов цилиндър.

Препоръчван максимален просвет между шнека и цилиндъра при износване :

– При диаметър на шнека 25 мм. : просвет при ново изделие – 0,075 -0,10 мм. ; просвет при износване – 0,45 мм. ; максимален просвет при износване – 0,5 мм.

– При шнек с диаметър от 25 до 32 мм. : 0,13 – 0,20 мм. ; 0,50 мм. ; 0,64 мм.

– При шнек с диаметър от 50 до 63 мм : 0,18 – 0,25 мм. ; 0,53мм. ; 0,0,76 мм.

– При шнек  с диаметър от 75 до 90 мм. : 0,25 – 0,30 мм. ; 0,76 мм. ; 0,91 мм.

– При шнек с диаметър от 100 до 120 мм. : 0,25 – 0,33 мм. ;  0,86 мм. ; 0,99 мм.

– При шнек с диаметър 150 мм. : 0,33 – 0,41 мм. ; 1,22 мм.: 1,45 мм.

– При шнек с диаметър 200 мм. : 0,41 – 0,48 мм. ; 1,45 мм.  ; 1,60 мм.

– При шнек с диаметър 250 мм. : 0,46 – 0,53 мм. ; 1,60 мм. ; 1,90 мм.

– При шнек с диаметър 300 мм. : 0,51 – 0,64 мм. ; 1,52 мм. ; 1,91 мм.

Шнековете трябва да се възстановяват когато размерите(износването)  достигнат просвета та износване,тъй като се засяга качеството на изделието.

Когато размерите достигнат максималния просвет при износване,производителността и качеството вече са се влошили много.

Ето типични примери за възвращаемост  при бариерен  шнек с диаметър 120 мм. и L/D = 24 :1 :

–  Нормална производителност  – 700 кг./час.

– Температура на стопилката  – 215 – 221 град. Целзии.

– Устойчивост на качеството – плюс/минус 5 %.

Ефекта от износване до просвет  0,064 – 0,76 мм. може да е намаление на производителността с 27 кг./час,при което имаме:

– Производителност – 650 кг./час.

-Ттемпература настопилката – 221 – 232 град. Целзии.

– Устойчивост на качеството – плюс/минус 10%.

Така допълнителните разходи са : около 65 долара/час от загуба на часова производителност х 24 часа = 936 дол/ден.

Типичните разходи за възстанавяване на такъв шнек са около 3650 дол.,т.е. разходите се изплащат за няколко дни,ако се има предвид загубата на часова производителност.

Пластмаси.Преработка.Типични температури на преработка.

Източник : http://www.floridapolymerequipment.com/id62.html

Представената информация е от различни източници,в т.ч. производители на пластмаси и известни фирми,занимаващи се с изпитване на материали.Точността на данните не е проверявана.Предоставят се само за справка.

– ABS(акрило-нитлил-бутадиен-стирол) – високо удароустойчив – температура на преработка  –  227 – 266 град. Целзии.; температура на матрицата – 32 – 82 град. Целзии.

– ABS – високо  устойчив  на нагряване – 266 – 282 град.; 60 – 82 град.

– ABS – средно удароустойчив – 227 – 266 град.; 32 – 82 град.

– Ацетали –  193 – 216 ; 60 – 104 .

– Акрилни полимери с общо приложение – 215 – 252 ;  49 – 82.

– Високо топлоустойчиви акрилни полимери – 215 – 252 ; 49 – 82 .

– Високо удароустойчиви акрилни полимери – 215 – 252 ; 49 – 82 .

– Найлон 6/6 – 257 – 293 ; 49 – 82 .

– Найлон 6 – 243 –  277 ; 38 – 82 ;

– Найлон 6/10 – 238 – 266 ; 38 -82 .

– Найлон 12 – 204 – 232 ; 27 – 49 .

– Поликарбонат със среден вискозитет – 282 – 299 ; 71 – 93 .

– РЕТ за бутилки – 271 – 293 ; 16 – 49 .

– РВТ(полибутилен-терефталат) – 238 – 254 ;   – .

– РВТ,напълнен с 30% стъкловлакна – 238 – 254 ;  _ .

– Полиетеримид – 360 – 382 ; 104 – 166 ;

– Полиетилен ниска плътност – 171 – 227 ; 10 – 38 .

– Полиетилен висока плътност – 199 – 254 ; 10 – 66 .

– РРО(полифениленоксид) – 248 – 304 ; 66 – 104 .

– Полипропилен – 216 – 271 ; 16 – 66 .

– Полистирол с общо приложение – 182 – 238 ; 10 – 49 .

– Полистирол високо топлоустойчив – 204 – 249 ; 10 -49 .

– Удароустойчив полистирол – 204 -249 ; 10 -49 .

– Поливинилхлорид твърд – 160 – 216 ; 10 -49 .

– Поливинилхлорид  полутвърд – 160 -216 ; 10 – 49 .

– Поливинилхлорид мек – 160 -216 ; 10 -49 .

– SAN(стирол акрилнитрил) – 204 – 260 ; 21 – 49 .

________________________________________________

–

Пластмаси.Сушене.Типични температури на сушене.

Източник : http://www.floridapolymerequipment.com/id58.html

Бел.пр.: Материала е на компанията Novatec – novatec.com

Представената информация е от различни източници,в т.ч. производители на пластмаси и известни фирми,занимаващи се с изпитване на материали.Точността на данните не е проверявана.Те се представят само за справка.

– ABS(акрил-нитлил-бутадиен-стирол)  високо удароустойчив  –  при 88 град. Целзии в продължение на 4 часа.

– ABS – топлоустойчив  –  88 град. , 4 часа.

– ABS – удароустойчивост  –  88 град. , 4 часа.

– Ацетал хомополимер – 93 град., 1,5 часа.

– Ацетал кополимер – 99 град.,1,5 часа.

– Акрилати за общо приложение – 82 град.,1,5 часа.

– Акрилати топлоустойчиви – 82 град.,2 часа.

– Найлон6/6 – 82 град.,4 часа.

– Нйлон 6 – 82 град.,4 часа.

– Найлон 6/10 – 82 град.,4 часа.

– Найлон 12 – 82 град.,4 часа.

– Поликарбонат със среден вискозитет – 121 град.,3,5 часа.

– РЕТ за бутилки – 171 град.,5 часа.

– РВТ(полибутилен-терефталат) – 127 град.,2,5 часа.

– Полиетеримид – 154 град.,4 часа.

– РРО(поли-фенилен-оксид) – 99 град.,2,5 часа.

– SAN(стирол-акрил-нитрил) – 82 град.,3 часа.

_________________________________________________________________

–

–

Пластмаси.Поликарбонат – леене под налягане – съвети и параметри.

Източник : http://www.omnexus.com/tc/polycarbonate/index.aspx?id=injection-molding

Бел.пр.: Материала е на Bayer за техния поликарбонат Macrolon.

Поликарбонатите  Macrolon може да се преработват на всички съвременни машини за леене под налягане.Трябва да се използват затварящи се дюзи,ако нагряването е подходящо и равномерно.Нагревните системи и контролните инструменти трябва да са конструирани за най-малко 350 град. Целзии.

Износо- и корозионно- устойчиви възли са се доказали за успешна преработка на Macrolon,особено при марки,съдържащи огнезабавители и/или големи количества пълнители.Използването на стомани с високо съдържание на хром също си струва от общи съображения за здравина на покритието.

Параметри на преработката :

Температури на стопилката:

Стандартната температура на стопилката при преработка е между 280 и 320 град. Целзии.По-ниски температури на стопилката водят до повърхностни дефекти,особено при усилени марки,напълнени със стъкловлакна.При прекъсван на процеса температурата на стопилката трябва да се намали до между 160 и 180 град. Целзии,но без да се изключва нагряването.

Температура на матрицата :

До колкото е възможно матрицата трябва да се нагрява интензивно и равномерно и температурата й трябва да е между 80 и 130 град. Целзии.Високи температури на матрицата намаляват нивото на напрежението и подобряват качеството на повърхността, особено  при напълнени марки.

Налягането на етапа на задържане под налягане също трябва да се настрои на ниско ниво с оглед получаване на свободни от вътрешно напрежение отливки.

Налягания при  преработка :

Изискваните налягания при провеждане на процеса на леене поз налягане(налягане на впръскване и налягане на етапа на задържане под налягане)  зависят от отливанато изделие и трябва да се установяват опитно.Противоналягането общо взето трябва да се настрои от 50 до 150 бара(хидравлично налягане).

Скорост на шнека :

Тя трябва да се подбере по такъв начин,че кръговата(периферна) скорост на шнека да е между 0,05 и  0,2 м./сек.Не трябва да се надхвърля кръгова скорост от 0,3 м./сек.

Недоливане и дозиране :

За да се произведат отливки с определено тегло,най-добре е да се използват шнекове с един обхват на размера(обхват на диаметъра).Това дава възможност да се постигне превъзходно дозиране на разстояние между 1 и 3 пъти диаметъра на шнека.Добра идея е шнек с определен диаметър да се използва изключително за отливане на изделия с подходящо тегло или обхват на обема на стопилката(така че дозирането да се извършва в посочения по-горе обхват от дължината на шнека,което на практика означава шнека,че при дозиране шнека трябва да се придвижва напред на разстояние между 1 и 3 пъти диаметъра си).Извън този обхват може да се появят проблеми с качеството във вид на повърхностни дефекти,намаляване на молекулното тегло,или уловен въздух в отливката.

Добавка на преводача: Препоръчаната темрература на сушене на поликарбонати е 120 град. Целзии за 3,5 часа.Точността на тези данни не е доказана.Те са само препоръчителни.Източника е http://www.floridapolymerequipment.com/id58.html.

Пластмаси.Екструзия на профили.Науката за балансиране на екструдерна глава за производство на профили.

Автор : Dan Cykana

Източник : Plastics Technology – http://www.ptonline.com/columns/tooling-the-science-of-profile-die-balancing

Август 2010 год.

В предишната  статия обсъждахме петте неща,които занимаващите се с екструзия на профили трябва да знаят,относно конструкцията на главата – правилна дължина на полето,съотношение на полето и дължината,изтеглянето,съображения при чуствителни(към деструкция)  материали и декомпресия(Plastics Technology – януари 2010 год.).След като вземете предвид всички тези пет съображения,вие сте готов да изпратите главата за машинна обработка.

Но работата ви не свършва до тук.Понякога са необходими модификации(промени) на главата.Ето някои въпроси,които трябва да се имат предвид,когато главата е изработена и е готова за започване на работа(проби).

Освен необходимата производителност от разработващия главата се изисква крайната дебелина на стените да е в допуск плюс/минус  0,025 мм.При разглеждане на уравнението за скоростта на потока(вж. изображението по-долу),може да се заключи,че скоростта на потока е функция(зависи) от дебелината на стените.                Неправилна дебелина на стените ще промени потока,което води до влошен контрол на дебелината и неправилни размери.

При сечения с не-еднакви дебелини на стените и важно да се започне с правилни съотношения на полето към дължината.При стартиране само с една дължина на полето(еднаква навсякъде)  при небалансирани сечения се стига до провалена проба,при което няма да се постигнат желаните размери.Нпр. ако профила има два участъка с различни дебелини на стените,едната 1,5 мм.,а другата 2,2 мм., и се избере съотношение на полето към дължината 10:1,то полетата трябва да се настроят съответно към 1,5 и 2,2 мм. дебелини на стените.

Наблюдавайте излизането на потока на стопилката от дюзата при стартиранe.Силно вълнообразен поток говори за област с висока скорост на потока на стопилката ,като напрегнатия поток поради по-тънката стена в този участък ще изисква по-нататъшно настройване или балансиране.

При първото изпробване на нова глава e важно да се открие(„улучи“) „задвижваща стена“ или средно широкия размер на профила.След запазване на къс образец(от пробния профил) с маркирана със стреличка посока на потока,извършете оглед на образеца преди изключване на екструдера.С месингова пластина остържете челото на главата и оценете скоростта на потока при пълна производствена скорост.Областите от потока,които обикновено текат по-бързо,са най-тежките области.Запазете образец с дължина около 25 мм.за да го огледате с производителя на инструмента и да обсъдите възможните промени на инструмента.

Силно изкривен образец с дължина около 25 мм. говори и за наличие на остатъчни напрежения в екструдата.

Ако са необходими промени на главата,имате три възможности за модифициране,за да постигнете желаните размери,като не забравяте,че главната цел е да се осигури равномерна скорост на потока при излизане от главата :

1)Да се намали дължината на полето на областите с ниска скорост.

2)Чрез електроискрова обработка на каналите(за течене на стопилка) да се увеличи потока към захранващата секция(тази преди оформящите канали на главата).

3)Електроискрова обработка на тези участъци от стените,къдито потока е недостатъчен или „гладен“.

Всеки от трите метода е приемлив.Аз предпочитам да прилагам „икономията на стомана“. Нека обясня по-подробно.

Съвет № 1 :

Да предположим,че дължината на полето е била изпълнена правилно(това трябва да бъде проверено) и желаната средна ширина и дебелина на стените са били достигнати.“ Чрез електроискрово напластяване  е наслоена половината от разликата между желаната и действителната дебелина на стената.Намаляването на напластяването до  по-малко в сравнение с фактическата разлика е „икономия на стомана“.

Производителността (Q) се получава от уравнението : Q = (wh3.делтаР)+ (12 мю.L ), където w е ширината на канала, h е височината на канала, мю е вискозитета на стопилката и Р е налягането.

Вижда се,че производителността на потока на стопилката е функция(зависи) от третата степен(куба) на височината на стената(т.е. от дебелината й).

По-добре е два пъти да се отнеме метал,отколкото да се наслоява желаната дебелина на стената,което би довело до тежки(в голямо количество) наслоявания(добавяне на метал).

Съвет № 2 :

Как да се постъпи,ако съотношението на дължината на полето не е правилно изпълнено? Намалява се дължината на полето чрез отстраняване на стомана,за да се достигне правилното съотношение(виж изображението по-долу).                      Това може да се постигне по няколко различни технологии.

Съвет № 3 :

Да предположим,че сте постигнали всички критични размери,но е забавена леко скоростта на изтичане на потока по краищата.Чрез електлоискрова напластяване се изравняват крайностите от всяка страна на стената.

Последващо полиране :

При всички случаи е много важно след всяка модификация на главата повърхността да се полира,за да се отстрани остатъчната груба повърхност,останала след обработката,или следите от фрезата,тъй като грубата повърхност ще забавя потока.Освен това се предполага,че адапторите(преходните за потока зони  при стесняване) и разширинелите(преходни зони при разширяване на потока) са оформени да осигуряват балансиран по маса поток през дюзата,така че стопилката да е под налягане и е приложен подхода на съответствие на оформянето на главата по дължина на каналите й.

Разликите в дебелините на стените не трябва да са по-голеви от  1,5 : 1,0 при стандартни профили,използващи подхода на  съотношение на дължината на полето.Когато изискванията към размерите надхвърлят съотношението 1,5 : 1,0, то се прилагат специални подходи за решаване на проблемите на конструкцията на главата.

Пластмаси.Преработка.Екструзия на профили.

Източник: Plastics Technology –  http://www.ptonline.com/knowledgecenter/Profile-Extrusion/profile-extrusion-funda Основи на екструзията на профили: Екструзионния процес вкбючва захранване с полимер или смес в екструдера,където те се нагряват и се изтласкват през дюза,която превръща стопената пластмаса в непрекъснато изделие с желаната форма и размер на сечението.След това екструдираната форма се изтегля и охлажда,като при втвърдяване получават  устойчиви форма и размери. Най-критичната част от екструзионния процес е баланса между обема на материала,който екструдера изтласква през главата и обема на материала,който се изтегля пред оразмеряващия инструмент.Достигането на този баланс при пускането на инсталацията и поддържането му по време на работа е най-важната задача на оператора на екструдера.

Като всеки непрекъснат процес устойчивостта на процеса и оборудването са много важни,тъй като промените отдалечават процеса от целта.Такива промени означават надхвърляне на допуските,повече брак и вероятно по-високи разходи.Екструзия,при която се изтласква твърде много материал през оразмеряващия възел,може да доведе до това инсталацията да загуби опора и да се повреди.Затова оператора трябва да настройва достатъчно малък размер на профила,за да остане „под“  състоянието,при което би се стигнало до авария.

Конструкцията на шнека и оборудването и инструментите са подобрени до такава степен,че инсталацията може да работи с много малки отклонения.Впрочем,все още има фактори,свързани с екструзията,които е трудно да бъдат контролирани. Един от проблемите при процеса на екструзия е насипната плътност на материала,който се подава в екструдера.Гранулите обикновено са много еднородни по отношение на насипна плътност,но ако се смесят гранули с различен размер,те може да се разделят(разслоят) и да се стигне до отклонения.Още по-големи може да са отклоненията при работа с прахове или мленки.Захранващите устройства за материали с по-ниско насипно тегло значително намаляват отклоненията в процеса.

При частта от процеса  след екструдерната глава има повече фактори,които могат да разстроят баланса.Най-важния фактор е изтеглящото устройство.Отново ще кажа,че със съвременната технология за контрол постоянството на скоростта на изтегляне обикновено е много добра.Има много фактори,които могат да причинят приплъзване в изтеглящото устройство,което води до непостоянство на изтеглянето,дори и при много постоянна скорост на самото изтеглящо устройство. Изтеглящото устройство трябва да прехвърли постоянната си скорост на изделието чрез триене на повърхността на изделието върху ленти или изтеглящи лапи.Това триене трябва да е по-голямо от триенето на изделието(профила) при преминаването му през другите възли на процеса.Триенето е функция от силата,приложена  от изтеглящите ленти(или лапи) върху контактната им повърхност с изделието. Важно е да се използва изтеглящо устройство,което е достатъчно дълго,за да даде възможност за достатъчна контактна повърхност с профила,така че той да не се приплъзва.Важно е също да се поддържа формата на изтеглящата лента(или лапите),тъй като повреждането и износването им водят до намаляване на контактната повърхност.Избора на материал за лентите и лапите е компромис между по-мек материал,който дава по-добро захващане и по-твърди материали,които са по-устойчиви на износване и повреда.Триенето между лентата и изделието се влияе също от водата,която е увлечена от профила от охлаждащата вана. Изтеглящото устройство трябва да е в състояние да осигури достатъчна сила по цялата контактна повърхност,за да захване добре изделието.Често е желателно да се намали приложената върху изделието сила,за да се предпазят ремъците от скъсване или изделието от деформиране.Идеалното положение е да се контролира приложената сила,така че тя да е винаги постоянна и не толкова голяма,че да се строши(или деформира) изделието,но не и толкова малка,че да се стигне до приплъзване.

Изтеглянето на изделието започва от калибриращия инструмент,където изделието застива  в желаната форма(докато преминава през охлаждащата система).Конструкцията на калибриращото устройство е компромис между това да се осигури достатъчен контрол,за да се получи изделие с желаните допуски в размерите,като от др. страна не се създава  излишно(над необходимото) допълнително съпротивление при изтеглянето.

Колкото по-голям контрол на размерите е необходим,толкова по-голямо е съпротивлението при изтегляне  поради по-плътния контакт на калибратора със стените на изделието и по-голямата продължителност на този контакт(калибратора е по-дълъг). Промяна на силата на изтегляне може да се породи от промяна на контакта между профила и калибриращия инструмент.Когато се използва вакуумна вана,това обикновено се причинява от промяна на вакуума,който притиска профила към стените на калибратора.

Контрола върху вакуума очевидно е важен,но също така е важна конструкцията на калибриращия инструмент,която контролира как се разпределя вакуума по повърхността на изделието. Известни колебания могат да дойдат от др. източници като: провисване на изделието,ако не е правилно поддържано по протежение на цялата линия.прекъсване на изделието по време на отрязването,промяна на налягането на въздуха вътре в изделието(когато се произвежда кухо изделие) при прекъсване на работа от режещия диск или острие,от циркулацията на водата в охладителните вани,колебания на температурата по различни причини и много др. слаби колебания. Всички тези колебания могат да засегнат баланса между екструдера(който изтласква материала) и изтеглящото устройство(коетоизтегля изделието).Когато в резултат на колебания изтеглянето е по-бързо от подаването на екструдера,изделието ще е с по-малко сечение.Единствения проблем,който създава това колебание,са размерите на изделието,но ако колебанието е по-малко от допустимия толеранс,това фактически не е проблем. Когато екструдера изтласква повече,отколкото изтеглящото устройство изтегля,то изделието ще увеличи размерите си доколкото позволява калибриращия инструмент.Ако колебанието е малко,или калибратора позволява по-големи колебания,проблема е същия както когато размера на изделието става по-малък – само колебания в размерите.Не е необичайно леко нарастване на размерите да доведе до увеличаване на силата на изтегляне,което може да причини леко приплъзване,с което проблема се изчерпва.Ако екструдера е изтласкал твърде много материал,който трябва да се изтегли през калибриращото устройство,тогава  материала ще се раздуе(струпа)  между главата и калибратора,което може да доведе до повреда на линията.Това е основната грижа на операторите,тъй като означава не само пускане на линията отново,но и загуба на време. Като при всеки непрекъснат процес е важнода се ограничат колебанията при екструзионния процес.

Оборудване при екструзия на профили :                                          На изображението: Екструдер свакуумна оразмеряваща вана.

Профилите може да са изработени от един или няколко материала.Профили от един материал може да са нпр. тръба за обратни води с диаметър 1200мм.  или сламки за пиене.Съответно размера на екструдера идължината на линията ще се различават значително,въпреки че процеса е един и същ.В този случай материала се захранва в един екструдер и се екструдира през една глава.

Ко-екструзия : Ако са необходими два или повече материали,за да се произведе изделието,се използва процеса ко-екструзия(съвместна екструзия).Например,ако сламки за пиене имат ивици в два цвята,се използват общо три екструдера,като всеки от тях подава материал в централна ко-екструзионна глава.Друг пример е полагане на атмосферо-устойчив слой на основа,която не е устойчива на атмосферни влияния или добавяне на гъвкави влакънца към твърда рамка или различни др. комбинации.Очевидно за всеки допълнителен материал,който се комбинира,е необходим допълнителен екструдер. Без значение какъв размер и брой екструдери се използват,те се комбинират с допълнително оборудване,за да се формира екструзионна линия.Оборудването,използвано след като екструдата напусне екструдера,е известно като спомагателно. Обикновено то се дели на три категории:

Оборудване за охлаждане: Изделието трябва да се охлади по начин,който осигурява поддържане на желаната форма. 

На изображението: Линия за ко-екструзия.

Охлаждащото оборудване може да е съставено от различни части,монтирани на линията:

– Въздушна вана.

– Охлаждаща вана.

– Вакуумна вана.

– Маса за оразмеряване.

Изтеглящо устройство:

Необходимо е,за да изтегли материала от главата след като е екструдиран и да го прекара през охлаждащия инструмент и оборудване.

Довършително оборудване:

Довежда изделието в окончателен вид след като напусне изтеглящото устройство.Може да включва:

– Отрязващо устройство.

– Циркуляр(отрязващ дисков трион).

– Конвейер за отнемане на готовото изделие.

–  Навиващо  устройство.

Охлаждащо оборудване :

Въздушно охлаждане :

Въздуха се използва рядко за охлаждане на изделието,тъй като е неефикасен като охлаждащ агент.Впрочем,поради своята неефикасност,той дава време на оператора да оформи изделието с  не-скъпи инструменти при изделия,които са с много сложна форма,а малкия обем не оправдава използването на скъпи инструменти,необходими при водно охлаждане.Въздушната вана е обикновена рама,обикновено снабдена с охлаждащи вентилатори и прости плочи и фиксатори за монтиране на направляващи фиксатори и палци да избутване на изделието и поддържането му в желаната форма.                                       На изображението : Устройство за въздушно охлаждане.

Охлаждаща(с вода) вана :                                         На изображението : Охлаждаща вана. Тя дава възможност около изделието да циркулира вода при изтеглянето му през ваната.Обикновено във ваната са монтирани някакъв вид приспособления за поддържане ва изделието докато се охлажда от водата.Водата или се пръска върху изделието от различни посоки,или ваната е пълна с вода,така че изделието е потопено в нея докато се придвижва напред.Ако ваната е пълна с вода,тряббва да се осигури съответно втичане и изтичане на водата. Ваните с впръскване на вода предлагат по-ефективно охлаждане,но трябва да се поддържат дюзите.Обикновено се използва повече от една охлаждаща вана,за да се осигури достатъчно охлаждане и се поддържат устойчиви размери след като изделието е напуснало последната вана.Охлаждащата секция на една екструзионна линия може да е дълга до 45м. и повече.

Вакуумна вана : По същество това е охлаждаща вана с достатъчна здравина,за да не се смачка под действие на високия вакуум,снабдена с вакуум-помпа и уплътнена.Вакуума може да задържа водата в пълната вана,за да не изтича при постъпването и напускането на ваната.По-важно е,че вакуума може да притиска стените на кухи изделия към калибриращия инструмент,за да се поддържа размера и формата.Обикновено при производство на кухи изделия(нпр. тръби),поне първата вана в линията е под вакуум,за да се формира външната „кожа“(втвърден слой)  на изделието.

Устройство за калибриране(калибратор) :                                На изображението : Вакуумен калибратор. Това е част от оборудването с вакуум-помпи и водно калибриране и система за монтиране на сух калибратор-друг специален инструмент когато е необходимо калибриране на сложно изделие с тести допуски.Този вид оборудване обикновено се използва за профили за прозорци,които имат тесни допуски на размерите и сложни форми.

Изтеглящо устройство :                      На изображението : Изтеглящо устройство. Изтеглящото устройство е ключов компонент за баланса между изтласкването от екструдера и изтеглянето на екструдата(изделието) през етапите на охлаждане и калибриране.Контрола на скоростта е изключително важен,но е много важно и захващането на изделието,така че да не се приплъзва.Изтеглящото устройство обикновено работи с два противостоящи ремъка от гума или полиуретан за добро захващане на изделието.По-големите изтеглящи устройства,изискващи по-голямо захващане,обикновено използват захващащи „лапи“ с подходяща форма също от гума или полиуретан. Бел.пр. : При тръби и др. с голям диаметър се идползват три изтеглящи ленти,разположени равномерно по окръжността около изделието.

Отрязващо устройство :                                      На изображението : Отрязващо устройство. Малките по размер изделия могат да се отрязват като се използва острие,което отрязва с висока скорост и висок усукващ момент.Отрязващите устройства се предлагат в конструкция,която позволява преминаване на изделието,като ножа се контролира по няколко различни метода,за да отрязва  „при поискване“.По този начин изделието може да бъде отрязано практически на всяка дължина.

Трион(циркуляр):  На изображението : Трион(циркуляр). При по-големите и плътни изделия е необходим трион,за да се нарежат на определени дължини.Трионите(циркулярите) може да са с различна конфигурация,но обикновено те се монтират на маса,под която минава изделието.Когато се достигне настроената дължина,циркуляря срязва профила.Тъй като профила се движи,то масата и циркуляра трябва да се движат с него,а след срязването да се върнат в началната(неутрална) позиция.По време на срязването някакъв вид лапи(държачи) задържат профила към масата в неподвижно състояние.

Конвейер за отнемане на готовия профил:                                        На изображението : Конвейер за отнемане на готовия профил. Обикновено се монтира някакъв вид конвейер за отнемане на готовия профил след отрязването и доставяне до мястото,където той се опакова.Ако профила не се отстрани,може да се стигне до повреда на циркуляра.Това обикновено е опростен конвейер,който се движи малко по-бързо в сравнение със скоростта на изделието по линията.

Навиващо устройство : При малки или гъвкави профили често е желателно да бъдат навити на ролка на много големи дължини или да се нарежат на съответни дължини непосредствено преди употреба. Решаване на проблеми с екструдата(профила),свързани с дължината на отрязване,качеството на отрязването,провисване и задръстване :

– Приплъзване при изтеглящото устройство:

1) Проверете дали профила не може да се изтегля с ръчно усилие при спряно изтеглящо устройство.Ако се изтегля,то трябва да се увеличи притискането.

2)Ако усилието на притискане деформира профила,проверете състоянието на изтеглящите ленти(лапи,захващачи),за да се уверите,че не са повредени.Ако са повредени,следва да бъдат заменени.

3) Проверете дали екструдата не е много плъзгав.Ако е,то следва да се отстрани източника на това явление(т.е. да се търси начин за увеличаване на коефициента на триене между работните(захващащите)  органи на изтеглящото устройство и профила).

– Променлива скорост на лентата на изтеглящото устройство :

1)Уверете се,че волтажа  към двигателя на изтеглящото устройство е постоянен.

2)Не променяйте без необходимост  налягането на захващане,тъй като това може да се отрази на скоростта на движение на лентата на изтеглящото устройство.

-Разтяга ли се екструдата?

1)Лентите на изтеглящото устройство трябва да се движат с постоянна скорост и трябва да са настроени на минималното необходимо налягане,за да се поддържа движението на екструдата.В противен случай може да се стигне до разтягане,особено при по-меки материали или при профили с много малко напречно сечение. – Екструдата е твърде стегнат или твърде свободен във фиксиращите държачи,които го фиксират при отрязването:

1)Вътрешната повърхност на държачите трябва да приляга плътно на профила,но не толкова стегнато,че да причинява струпване на материал.Държачите трябва да позволяват плавно движение(в интервала между две отрязвания).

2)Ако държачите са твърде свободни,материала обикновено не е добре поддържан по време на отрязването,което обикновено се отразява на качеството на отрязването.

3)Уверете се,че при връщането на циркуляра нагоре(след отрязването),той се плъзга по отрязаната повърхност.

– Екструдата не излиза свободно от държачите след отрязване :

1)Типичното решение е да се принуди отрязания профил да излезе с издухване с въздух след всяко отрязване или чрез поставяне на вътрешен конус в държачите.

2)Конвейер,отнемащ отрязаното изделие също може да свърши работа.

-Лошо качество на отрязването :

Неща,които трябва да се проверят:

– Проверка и настройване на просвета(отстоянието на циркуляра(острието) до държачите):

1)Завъртете циркуляра на ръка,за да се уверите,че държачите се допират достатъчно плътно до повърхността на циркуляра,така че острието да се плъзга по тях(при връщането си след отрязване).

– Добро ли е заточването на циркуляра:

1)Двойно скосеното острие(когато се отрязва с острие,а не с циркуляр;циркуляра също трябва да е добре заточен) трябва да е равномерно остро.

– Остри ли са краищата на държачите:

1)Уверете се,че краищата на държачите са чисти,остри и не са заоблени.

2) Лицата на държачите трябва да са перпендикулярни на остта на профила.

– Триенето между екструдата и острието(циркуляра може да е твърде голямо :

1)Смажете острието(циркуляра)  с дестилирана вода(с или без съвсем малко препарат за миене на чинии) или с изопропилов алкохол,поставени в резервоара за смазваща течност..Някои остриета имат устройство за забърсване,за да е сигурно че излишната течност ще бъде отстранена от ножа.

Типични екструдирани профили:

– Тръби и шлаухи(маркучи):

Те често се класифицират отделно от др. профили,тъй като се произвеждат в голям обем и имат специфични изисквания.                   Основно сечението им е кръгло с определен диаметър и дебелина на стената.Обикновено кух,кръгъл профил,който е твърд било поради използвания материал или поради дебелината на стената се смята за тръба,докато кух,кръгъл профил,който е гъвкав се смята за шлаух(маркуч).

– Страници от поливинилхлорид:                          Първоначално са били екструдирани като профили със закривяване отгоре и канал отдолу за сглобяване и формиране на големи плоскости(покрития).Поради по-високата производителност при производство на плоски листове и възможността да формирането им ввпоследствие,се екструдира плосък лист,който после се оформя до желаната страница.Този подход може да се използва и при др. профили където скоростта и стойността са по-важни,отколкото точността на размерите.

– Профили за прозорци :                 Може би най-добрия пример за сложни профили и за такива,които се екструдират за да се произведат от тях  рамки и различни др. профили,необходими за сглобяване на прозорци.Това са много сложни профили с многобройни кухини във вътрешността на профила,за да се подобри структурната здравина и термоизолационните свойства.

– Оградни елементи :                Кухи профили,често с вътрешни ребра за увеличаване на структурната здравина,които се произвеждат във форма на дъски,колове,стълбове за оформяне на огради,заграждения от колове и др.

– Други : Приложенията на екструдираните пластмасови профили са почти безкрайни.Ето някои обикновени,но често пренебрегвани примери:

– Дренажни тръби за земеделието.

– Различни ленти и др. в авомобилостроенето.

– Защитни тръби за ел.проводници и кабели.

– Детайли за вътрешни и външни довършителни работи.

– Канализационни и водосточни тръби.

– Вертикални транспаранти,водачи за завеси, и др.

-Уплътнители за хладилници идр.

– Затваряне тип „зип“  за пластмасови торбички.

– Окрайчване на мебели и мебелни плоскости.

– Медицински тръбички за кръвопреливане и др.

– Сламки за пиене.

– Тръбички,използвани при съдове с аерозоли и бутилки за пръскане.

Дренажни тръби и тръби за селското стопанство :

Различни ленти и др. в автомобилостроенето :

Защитни тръби за ел. проводници и кабели :

Детайли за вътрешни и външни довършителни работи :

Канализационни и водосточни тръби :

Вертикални транспаранти,водачи за завеси и др. :

Уплътнители за хладилници и др. :

Затваряне тип „зип“  за пластмасови торбички:

Окрайчване на мебели и мебелни плоскости :

Медицински тръбички за кръвопреливане и др :

Сламки за пиене,тръбички,използвани при бутилки с аерозоли и бутилки за пръскане :

Вторични операции(след получаване на готовия профил):

Eкструзията на профили може да е толкова разнообразна,колкото го изискват нуждите.По-долу се дават примери за допълнителна обработка на екструдираните профили:

Щамповане: Извършва се върху мека(или омекнала след нагряване) пластмаса с цел да изглежда нпр. като дърво или да се придаде еднородност на повърхността или да се прикрият малки дефекти.Гравирана стоманена ролка притиска образеца(гравировката) към меката(или омекчена) пластмаса.                          Стоманената ролка обикновено е с контролирана температура,за да се осигури подходящо омекчаване на повърхността.Тъй като повърхността на пластмасата трябва да е меказа да се формира отпечатък,тази процедура обикновено  се извършва веднага след главата,преди изделието да се охлади.

Впрочем,възможно е повърхността да се нагрее повторно някъде по линията,за да се щампова.При твърда пяна не е необходимо нагряване на повърхността,а щамповащия инструмент натрошава пластмасата на съответните места.

Ламиниране :                                    Ламинирането на филм върху повърхността на изделието,за да се постави върху повърхността печатан образец,като нпр. шарки,наподобяващи дърво,или да се постави устойчиво на атмосферни влияния покритие,или защитно покритие.

Филма често се поставя на линията между главата и първото охлаждащо устройство,където може да се постигне превъзходна адхезия с нагряване на изделието и където охлаждащото оборудване деиства за прилагане на натиск при ламинирането.

Ламинирането може да се извърши и в движение на линията след втвърдяване на изделието като се използва адхезив между филма и изделието и ролки за притискане на филма.

Пробиване на дупки :

Пробиването на дупки,процепи или др. по изделието често се прави на самата линия.Специално конструирани въртящи се или последователно действуващи щанци еразположено на линията обикновено след последната охлаждаща вана и преди изтеглящото устройство.Вероятно най-добрия пример за щанцоване са отворите за пирони при лаисните за мебели от поливинилхлорид.

Обработка  „ин лайн“ :

Подобно на щанцоването на линията  може да се извършат и др. обработки,ако обема на продукцията оправдава разходите за съответното оборудване. „ин лайн“ може да се изпълнят и  специални нарези,пробиване на специални отвори,огъване.

Последващо формоване(муфиране на тръби):

                    Термопластичните пластмаси може да се формоват допълнително,което се използва при екструдирани изделия.Най-добър плимер са тръбите,където края на тръбата се нагрява и селед това се надява върху формиращ поансон,като се формова уширение(муфа),за да се свързват тръбите без използване на специални фитинги.Друг пример е последващото формоване на профили за прозорци във форма на дъги.

Ко-екструзия :

Нормално тя се извършва в екструдерната глава,но е възможно да се добави друг материал някъде по линията след като твърдото изделие е оформено и охладено.Повърхността на твърдото изделие трябва да се нагрее достатъчно,за да може втория материал да бъде съответно злепен към изделието.Това обикновено се прави когато върху изделието се поставят гъвкави ивици върху твърд профил за прозорци.

Пластмастмаси.ЕкструзияОсигуряване на устойчиво захранване с полимер.

Автор : Timothy Womer

Източник :http://www.ptonline.com/tips/post/ensuring-a-consistent-polymer-feed

Оригинала е публикуван на 15.04.2013 год.

Обработката на материала при захранване е много важна част от процеса на екструзия.Ако захранването не е подведено към захранващата секция на шнека като плавен,постоянен поток,то вероятността производителността да е постоянна е малка.По тази причина е много важно,ако се добавят мленки към свежия материал,това да се прави устойчиво и постоянно.Също трябва да се има предвид,че много важна част от екструзионното оборудване е захранващата фуния и секцията от шнека под нея.Ако фунията и тази секция не са конструирани правилно,то потока на материала към шнека може да се окаже нестабилен.Нпр. ако коничния участък на фунията няма подходящ преход,полимера няма да тече плавно в екструдера.

Много преработватели реконструират фуниите на машините,за да увеличат времето на престой във фунията.Но такова реконструиране много пъти предизвиква проблеми по пътя на изтичане на материала.

Захранващата секция на шнека е мястото,където полимера постъпва в екструдера.Преди да обсъждаме механичните части на екструдера е необходимо да се спомене важността на консистенцията(гъстотата)  и еднородността на суровината,с която се захранва.Eдин от най-големите проблеми при екструзия на плосак или раздут филм  от полиетилен е обрязването на страничните ивици.Този материал обикновено трябва да бъде върнат в екструдера и рециклиран по няакъв начин.Тъй като този материал е под формата на много тънък филм,мленките от него имат много ниско насипно тегло.Насипното тегло на такива мленки може да е 50 гр./литър(което е  10  пъти по-ниско от това на гранулат от полиетилен).Тази лекота причинява проблеми не само при складирането и обработката  на материала,но също и при обратното му въвеждане в екструдера.През годините са използвани няколко различни метода като уплътняване,гранулиране,захранващи устройства за смес от пухкав материал и ранули и екструдери със странично захранване.

Обикновено тук са най-дълбоките канали на шнека.Също може да се забележи,че тъй като това е участъка с най-дълбоки канали и най-близо до задвижването,той е най-силно подложен на счупване поради усукване.Ето защо когато се конструира захранващата зона на шнека, е много важно това да се има предвид.Понякога при шнекове с много малки диаметри(50 мм. и по-малко) се препоръчва шнека да е изработен от стоманена сплав,която има по-високи якостни свойства.Понякога неръждемата стомана е добър избор,за да се помогне при решаването на този проблем.

В захранващата секция на шнека първата функция е преноса на материал.Тук се извършва пренос на твърдия полимер.Основната теория за пренос на твърдия полимер е,че полимера трябва да прилепва към стените на цилиндъра и да се плъзга по шнека.Ако това явление не е налице,полимера не може да бъде транспортиран по канала на шнека.Така се формира запушалка от стопилка и в резултат не се пренася напред никакъв материал.Това явление е изследвано най-напред от Darnell и Mol  и представено на индустрията в технически доклад преди много години.Тяхната теория и подход са били в основата на много проучвания през годините.

След това много други също са изследвали механизма на  захранването в отделни участъци на шнека като Chung,Kun,Spalding,Campbell  и др.Но след изследвания за много долари и доста подобни заключения,едно нещо не се е променило и то е,че полимера трябва да залепва към стените на цилиндъра и да се плъзга по шнека,за да може материала да се придвижи напред.

Понякога може да се подобри плъзгането на материала по шнека като се намали коефициента на триене между полимера и шнека.Намаляването на коефициента на триене може да се постигне чрез нанасяне на покритие на шнека или чрез охлаждане на шнека.Що се отнася до охлаждането на шнека по-често срещано е хромово покритие,както и др. като Polyond или Armolloy,като всички от тях могат да се нанесат върху основния материал на шнека и да подобрят плъзгането.Другата възможност за намаляване на коефициента на триене е охлаждане на сърцевината на шнека,което беше разгледано в друг материал.