Winner - декинг "премиум класса" по экономичной цене!
Главная страница / Статьи / Поршневая экструзия

Поршневая экструзия

Поршневая экструзия широко применяется в самых различных областях техники, включая цветную металлургию, производство некоторых видов полимерных, композиционных и керамических материалов, фармацевтику и т.д.

В настоящее время поршневые машины являются основным видом оборудования в производстве стержней, профилей, трубок и капилляров из некоторых реактопластов, фторопластов и термопластов. Наиболее часто они применяются для переработки слаботекучих высокофрикционных материалов, плохо поддающихся обработке на шнековых машинах.

Поршневой экструдер

В 60-70 г.г. прошлого века поршневые экструдеры с производительностью 0,5 - 1,2 м/мин широко применялись в производстве пустотных древесностружечных плит (англ. Tubular chip board или Hollow-core particle board, нем. Rhrenspanplatte) пока не были вытеснены более производительными установками плоского прессования.

В СССР эксплуатировалось около 20 подобных установок

Тем не менее в Германии сохранилось крупное предприятие по производству экструзионных пустотных древесно-стружечных плит - Sauerl?nder Spanplatten GmbH & Co. KG.

Метод поршневой экструзии широко применяется для изготовления древесных топливных брикетов и гранул.

В целом, в производстве полимерных материалов поршневые экструдеры все же значительно менее распространены, чем шнековые машины и производятся они всего несколькими зарубежными компаниями.

В литературе по термопластичным ДПК они упоминаются довольно часто, в первую очередь, - как лабораторные машины. Однако, перспективы промышленного применения поршневых экструдеров в производстве некоторых изделий из ДПКТ безусловно есть. В частности, по имеющимся сведениям в этом направлении работает японская EIN Engineering Co., Ltd. (торговая марка Einwood). Есть сведения о целесообразности их использования в технологии экструзии высокопрочных ДПКТ, получаемых с использованием сшитых полимеров.

В английской терминологии поршневой экструдер назвается Ram (или Piston или Plunger) extruder, в немецкой - Kolbenpresse; Kolbenstrangpresse или Strangpresse (экструзия - Strangpressverfahren).

Основными элементами поршневого экструдера являются обогреваемый или холодный материальный цилиндр , поршень (плунжер), совершающий возвратно-поступательное движение и фильера. Для производства полых профилей и труб фильера снабжается соответсвующим дорном. Иногда фильера и материальный цилиндр выполняются как одно целое, но чаще фильера является сьемной.

Холодная или подогретая рабочая смесь (полимер, компаунд) из бункера самотеком или принудительно поступает через загрузочное отверстие в цилиндр. При движении поршня создается значительное давление и рабочую смесь уплотняясь продвигается в цилиндре в сторону фильеры. При возвратном движении поршня загрузочное отверстие открывается вновь, и следующая порция смеси поступает в рабочий цилиндр. Принципиальная схема процесса поршневой экструзии показана на рисунке.

Принципиальная схема процесса поршневой экструзии

Для отверждения реактопластов, спекания изделий из фторопластов, регулирования текучести термопластов экструдер и филера оборудуются необходимым количеством электронагревателей. В горячей зоне при соответсвующей температуре материал принимает окончательную форму, соответствующий поперечному сечению цилиндра и фильеры.

Аналогично инструментам используемым в шнековых экструдерах, экструдер может также оборудоватся охладительными устройствами и средствами калибрации, отрезными пилами и т.д. Следует понимать, что процессы происходящие при экструзии реактопластов, спекании материалов и переработке термопластов принципиально различны. Также необходимо иметь ввиду, что поршневой экструдер, в отличие от шнекового, полностью лишен смесительных свойств. Поэтому рабочая смесь предварительно должна быть тщательно гомогенизирована.

Одна из принципиальных схем поршневой установки показана на рисунке ниже:

Принципиальная схема поршневой установки

Для переработки наиболее трудных материалов используют экструдеры с вертикальной компоновкой. Более пластичные - перерабатывают на горизонтальных машинах.

Экструдер с вертикальной компоновкой

В первых поршневых экструдерах поршень имел иногда и механический привод. В современных машинах частоту и амплитуду движения поршня задает гидросистема. Она обычно состоит из двухходового поршня, масляного насоса с циркуляционной системой и устройства управления.

Производительность поршневого экструдера пропорциональна диаметру, длине хода и частоте хода поршня. Она также зависит от длины фильеры, электрической мощности нагревателей, силы и мощности гидросистемы, свойств перерабатываемого материала и др. факторов. В зависимости от назначения установки, длина фильеры может достигать нескольких метров и обычно разделена на несколько отдельно управляемых зон.

В промышленности чаще используют поршневые экструдеры производительностью 4 – 8 кг в час, предназначенные для изготовления стержней и профилей относительно небольших размеров.

Трубы из PETF Образцы

Однако, в некоторых случаях используются и мощные машины, позволяющие получать изделия большого сечения.

На фотографии показаны трубы из PETF диаметром 200 и 300 мм с толщиной стенки соответственно 4 и 5 мм. Они произведены на установке FRE 320 немецкой фирмы Keicher AG

Размеры профиля определяются мощностью гидравлической системы, обычно в пределах 10 - 100 тонн. Отдельные машины создают усилие на поршне до 400 тн и более. Например, в научном Центре вспениваемых металлов Фраунхоферовского института в Германии используется поршневой

Тонкостенные профили и трубы формировать труднее, т.к. требуется большее давление. Минимальная достижимая толщина стенок изделий зависит от перерабатываемого материала, мощности гидросистемы и прочности фильеры.

Достоинствами поршневых экструдеров в сравнении с аналогичными шнековыми машинами считаются возможность экструзии малопластичных материалов, относительная принципиальная простота конструкции, возможность создания более высоких давлений в цилиндре, меньшие износы рабочих органов. К недостаткам относят меньшую производительность и отсутствие смесительных функций.

Исходя из изложенного, возможными областями применения поршневых экструдеров в технологии ДПКТ могут быть:

  • в малом бизнесе для производства изделий малого сечения (штапики, шканты, рамки для картин и т.п.)
  • в производстве крупногабаритных и массивных изделий ( стеновые панели, балки, столбы, колонны), т.е. там где по условиям охлаждения изделий высокая скорость экструзии является труднодостижимой,
  • для изготовление материалов повышенной плотности ( сверх 1400 кг/м3.), материалов с пониженным содержанием аддитивов, а также особопрочных ДПКТ.

Некоторые зарубежные компании, производящие поршневые экструдеры различного назначения приведены ниже:

CommonTec, Германия
специализируется на производстве экструдеров для переработки фторопластов
http://www.ptfe-extrusion.com/

Foshan Tianda Plastic Machinery Co.,Ltd, Китай
горизонтальные экструдеры для тефлона
>http://www.tian-da.com/

Jennings International Corp., США
различные вертикальные и горизонтальные поршневые экструдеры мощностью до 100 тн.
>http://www.jenningsinternational.com/

Loomis Piston Extruders, США, Германия
>http://www.loomis-gmbh.de/

Hydramet Piston Extruders, США
>http://www.hydrametamerican.com/

Keicher AG, Германия,
большой ассортимент поршневых экструдеров
>http://www.wk-worek.com/

M S Jaligama Engineering Company Private Ltd, Индия
две модели экструдеров вертикального типа для тефлона
>http://jaligamaengg.com/regi.php

Shanghai Deren Rubber And Plastic Machinery Co., Ltd, Китай
>http://www.sh-deren.com/

Schlicht GmbH , Германия
оборудование для переработки пластмасс, включая поршневые экструдеры.
>http://www.schlicht-gmbh.de/

Toshin Co Ltd, Япония
>http://www.osaka-toshin.com/english/extruder/piston.htm

Qingdao Yadong Rubber Machinery Group Corp., Ltd., Китай
четыре модели экструдеров
>http://www.yadong-rm.com/english/index.asp

Автор статьи: Абушенко Александр Викторович