Тэмпература, вядомая з працэсу экструзіі, з'яўляецца адным з неабходных умоў для гэтага працэсу, і сістэма нагрэву і ахалоджвання экструдара наладжваецца для забеспячэння гэтай неабходнай умовы.
Падчас экструзіі пластмас існуюць два крыніцы цяпла: адно — гэта цяпло, якое падаецца знешнім награвальнікам цыліндра, а другое — гэта цяпло трэння сціскання, якое выпрацоўваецца пры адносным руху паміж пластмасай і ўнутранай сценкай цыліндра, пластмасай і вінтам, а таксама паміж пластмасай і сабой. Першая частка цяпла ператвараецца з электраэнергіі награвальніка, а другая — з механічнай энергіі, якая перадаецца маторам на вінт. Велічыня суадносін цяпла гэтых дзвюх частак залежыць ад вінта, канструктыўнай формы цыліндра, умоў працэсу, прыроды матэрыялу і г.д., а таксама ад этапу экструзійнага працэсу (напрыклад, этапу пусканаладачнага перыяду, этапу стабільнай працы).
Акрамя таго, суадносіны цяпла ў гэтых дзвюх частках адрозніваюцца ў розных секцыях працэсу экструзіі: у загрузачным аддзеле з-за глыбокай вінтавой канаўкі матэрыял яшчэ не ўшчыльнены, цяпло трэння вельмі невялікае, і большая частка цяпла паступае ад награвальніка. У гамагенізацыйным аддзеле матэрыял ужо расплаўлены, тэмпература вышэйшая, вінтавая канаўка неглыбокая, і цеплавая энергія, што выпрацоўваецца за кошт кантактнага сцірання, большая, і часам не толькі не патрабуецца падагрэў ад нагрэвальніка, але і неабходна ахалоджванне ад ахаладжальніка. У сціскальным аддзеле нагрэў матэрыялу з'яўляецца пераходным станам паміж вышэйзгаданымі двума выпадкамі, г.зн. цеплавая энергія, што выпрацоўваецца за кошт кантактнага сцірання, большая, чым у падачы, але меншая, чым у гамагенізацыйным аддзеле. Таму сістэма нагрэву і ахалоджвання экструдара ў асноўным усталёўваецца ў секцыях.
З энергетычнага пункту гледжання працэс экструзіі звязаны з праблемай цеплавой раўнавагі. Частка цяпла, якое падаецца награвальнікам, і цяпла, што выдзяляецца пры слізгальным трэнні, выкарыстоўваецца для змянення стану пластыку, а другая частка губляецца. Хоць на гэты баланс уплываюць многія фактары, ён павінен заўсёды падтрымлівацца ва ўмовах стабільнай экструзіі.
Спосаб награвання экструдара
Звычайна для экструдараў існуюць тры метады нагрэву: вадкі, паравы і электрычны. Сярод іх найбольш шырока выкарыстоўваецца электрычны нагрэў. Паравы нагрэў рэдка прымяняецца (больш часта — у экстрударах для гарачага прасоўвання гумы).
Прынцып награвання вадкасці заключаецца ў тым, што спачатку награваецца вадкасць (вада, алей, біфеніл і г.д.), а затым награваецца цыліндр. На дадзены момант самым шырока распаўсюджаным з'яўляецца электрычнае награванне, якое падзяляецца на рэзістыўнае і індукцыйнае.
Ахалоджванне экструдара
Экструдар мае сістэму ахалоджвання (разам з сістэмай нагрэву), каб забяспечыць выцісканне пластмасы пры тэмпературы, якая патрабуецца працэсам. У працэсе экструзіі цеплавая энергія, якая выпрацоўваецца пры трыбалагічным сціранні падчас кручэння вінта, часта перавышае цеплавую энергію, неабходную матэрыялу. Гэта прыводзіць да таго, што тэмпература матэрыялу ў цыліндры становіцца занадта высокай; калі лішняе цяпло не адводзіцца своечасова, гэта выклікае распад матэрыялу (асабліва цеплачуллівых пластмас), а часам і ўскладняе фармаванне. З гэтай мэтай цыліндр і вінт неабходна ахалоджваць.
1. Ахалоджванне ствала
Цыліндр сучасных экструдараў абсталяваны сістэмай ахалоджвання. Спосабы ахалоджвання цыліндра ўключаюць паветранае і вадзяное ахалоджванне.
Паветранае ахалоджванне
Паветранае ахалоджванне з'яўляецца адносна мяккім, раўнамерным і чыстым, і яно часцей выкарыстоўваецца ў экстрударах, вырабленых у краіне і за мяжой. Аднак вентылятар займае вялікі аб'ём, і калі якасць вентылятара нездавальняючая, ён лёгка выдае гук. У цэлым лічыцца, што яно падыходзіць для невялікіх і сярэдніх экструдараў.
Вадзяное ахалоджванне
У параўнанні з паветраным ахалоджваннем вадзяное ахалоджванне мае высокую хуткасць ахалоджвання, невялікія памеры і нізкі кошт, але яно лёгка выклікае зацвярдзенне, што парушае стабільны рух пластмас. Калі ўшчыльненне дрэннае, будзе адбывацца сцёк, капанні, працёк. Сістэма ахалоджвання, што абвівае цыліндр вадзянымі трубамі, лёгка ўтварае накіп на паверхнях, які закаркоўвае трубы, і таксама схільная да карозіі. Таму вада, якая выкарыстоўваецца ў ідэальнай сістэме вадзянога ахалоджвання, — гэта не вада з-пад крана, а хімічна апрацаваная вада. Змякчаная і дэаэраваная вада. Агульнапрынята лічыць, што вадзяное ахалоджванне лепш падыходзіць для буйных экструдараў.
2. Ахалоджванне вінта
Прызначэнне вінта ахалоджвання
Спачатку дасягніце максімальных хуткасцей пераносу цвёрдых рэчываў
З тэорыі перамяшчэння цвёрдых целаў вядома, што хуткасць перамяшчэння цвёрдых матэрыялаў залежыць ад розніцы паміж каэфіцыентам трэння матэрыялу да вінта і каэфіцыентам трэння матэрыялу да цыліндра. Гэта значыць, чым большы каэфіцыент трэння паміж цыліндрам і матэрыялам і чым меншы каэфіцыент трэння паміж матэрыялам і вінтам, тым больш спрыяльна для транспарціроўкі цвёрдых матэрыялаў. Акрамя прароблівання падоўжнай канаўкі на ўнутранай сцяне ўчастка загрузкі цыліндра для паляпшэння паверхневай апрацоўкі вінта, гэтага можна дасягнуць таксама кантролем тэмпературы цыліндра і вінта.
Гэта таму, што трыбалагічныя ўласцівасці цвёрдых пластмас у значнай ступені залежаць ад тэмпературы ў розных умовах. У некаторых выпадках для пэўнага пластыку каэфіцыент трэння павялічваецца з ростам тэмпературы, а ў іншых — змяншаецца. Таму, кантралюючы тэмпературу цыліндра і вінта ў зоне транспарціроўкі цвёрдых матэрыялаў, можна зрабіць так, каб розніца паміж каэфіцыентам трэння паміж цыліндрам і матэрыялам і каэфіцыентам трэння паміж вінтам і матэрыялам была максімальнай, што дазваляе дасягнуць найбольшай хуткасці транспарціроўкі цвёрдых матэрыялаў.
Па-другое, вінт ахалоджваецца для кантролю якасці вырабу.
Практыка паказала, што калі карытасты халодны канец шнека выводзіцца ў гамагенізацыйны сектар для ахалоджвання, пластыфікацыя матэрыялу паляпшаецца, і якасць прадукцыі можна павысіць. Аднак аб'ём экструзіі зменшыцца, а тэмпература вады на выхадзе з камеры ахалоджвання будзе ніжэйшай; чым меншы аб'ём экструзіі. Гэта таму, што вінт у секцыі гамагенізацыі для ахалоджвання прымушае матэрыял, які знаходзіцца блізка да паверхні вінта, прыліпаць да яе і цяжка працякаць. Гэта эквівалентна змяншэнню глыбіні канаўкі вінта ў секцыі гамагенізацыі.
Да матэрыялаў з высокай глейкасцю неабходна падабраць спецыяльную ўвагу, каб тэмпература вады, якая выходзіць з кажуха, не была занадта нізкай, інакш можа адбыцца аварыя з-за закручвання вінта. З пункту гледжання выкарыстання энергіі, астуджальны вінт губляе частку цяпла.
Халодзільны асяроддзе
Ёсць таксама тыя, што выкарыстоўваюць алей і паветра ў якасці ахаладжальных асяроддзяў. Перавагі алею і паветра ў тым, што яны не маюць карозійнага ўздзеяння, кантроль тэмпературы больш дакладны, і трубаправод не так лёгка забіваецца. Аднак вялікі экструдар мае лепшы ахаладжальны эфект з вадой.
3. Ахалоджванне сядзення бункера
Тэмпература пластыку ў падаючым аддзеле не павінна быць занадта высокай, інакш у падаючым адтуліне ўтворыцца “лука”, што ўскладняе падачу матэрыялу. Для гэтага сядзенне дозавальнага бункера павінна ахалоджвацца. Акрамя таго, ахалоджванне сядзення бункера прадухіляе перадачу цяпла ад экструзійнага аддзела да падшэпніка сціску і рэдуктара, забяспечваючы іх нармальныя ўмовы працы. У якасці ахаладжальнай вадкасці для сядзення бункера звычайна выкарыстоўваецца вада.
