21. Особливості операцій підготовки розплаву, формування заготовок виробів, їх формоутворення і термообробки при виготовленні рукавних і плоских плівок.

После выхода из кольцевого формующего зазора головки расплав подвергается одновременной продольной вытяжке и поперечному раздуву. Скорость вытяжки, т.е. изменение размеров рукава во времени, зависит от скорости охлаждения, а также от степени вытяжки и раздува.

Так, при медленном охлаждении расстояние от головки до линии кристаллизации сравнительно велико, поэтому рукав имеет вытянутую форму (рис. 1, а). Под линией кристаллизации понимают участок рукава, средняя температура которого равна температуре плавления полимера.

Рис. 1 Конфигурация рукава при медленном (а) и быстром (б) охлаждении.

При быстром охлаждении конусность рукава возрастает, т.е. линия кристаллизации приближается к головке (рис. 1, б). При этом вытяжка пленки осуществляется на более коротком участке, что приводит к увеличению скорости деформации. Таким образом, изменяя скорость охлаждения, степень вытяжки и раздува, можно в широких пределах менять свойства пленки.

Охлаждение пленки осуществляется преимущественно с помощью обдува рукава струей воздуха. Для этого используют воздуходувки или вентиляторы, соединенные воздуховодами с обдувочным кольцом. Чтобы равномерно распределить воздух по периметру рукава, кольцо имеет лабиринтные каналы (рис. 2).

Рис. 2 Обдувочное кольцо с одним (а) и несколькими (б) воздушными потоками: 1 – нижний диск; 2 – ввод воздуха; 3 – верхний диск; 4 – пленочный рукав.

Это примеры обдува рукава воздухом без аэродинамического эффекта. Известно, что на основании равенства сил, спроектированных на радиальное направление, критическая скорость воздуха в этой схеме обдува обуславливается внутренним давлением и углом атаки. Превышение этой скорости является одной из причин нарушения устойчивости процесса, что проявляется в вибрациях рукава, ведущих к снижению качества пленки. Использование аэродинамического эффекта создает предпосылки для устранения вибраций рукава, повышает, таким образом, устойчивость процесса и расширяет пределы применяемых скоростей обдува. Но кроме интенсификации процесса охлаждения рукавной появляются возможности для модификации пленки, а именно улучшения усадочных, эластичных их свойств.

Для достижения аэродинамического эффект охлаждающее кольцо дополняется конусом. При обдуве рукава воздух проходит по кольцевому зазору, образованному конусом и рукавом. Продольное сечение зазора постепенно сужается в направлении вытяжки рукава. Поэтому скорость воздуха будет возрастающей, а давление – падающим и принимает наименьшее значение в самом узком месте зазора. Так как давление внутри рукава постоянно, то пленка будет деформироваться в радиальном направлении под действием перепада давления, равного разности давлении по обе стороны пленки. Перепад достигает наибольшего значения в узком месте зазора, где рукав "прихватывается" к конусу, фиксируя свою форму и положение.

22. Особливості операцій підготовки розплаву, формування заготовок виробів, їх формоутворення і термообробки при виготовленні пластмасових листів і рулонних матеріалів.

Сформированные в плоскощелевых головках заготовки листовых и рулонных материалов (далее – листы) попадают на очередную технологическую операцию – формообразование листа. На рис. 1 представлена схема линии для изготовления листов, на которой позиция 4 представляет гладильно-калибровочные валки листовального каландра. В фиксированном зазоре между этими валками экструзионная плоская заготовка калибруется по толщине и полируется валками по двум поверхностям.

Рис. 1 Технологическая схема агрегата для получения листов: 1 – экструдер; 2 – листовальная головка; 3 – механизм для регулирования зазора между валками каландра; 4 – гладильно-калибровочные валки каландра; 5 – ножи для обрезки кромок; 6 – лист; 7 – рольганг; 8 – тянущее устройство; 9 – гильотинный нож; 10 – стопка листов (в случае рулонных материалов тонкие листы наматываются в рулоны).

Специфика получения листов по схеме рис. 1 состоит в следующем.

1. Для предотвращения провисания полотна между головкой и приемными валками каландра необходимо иметь расплав большей вязкости, чем это нужно для пленок. Увеличение вязкости достигается либо выбором полимера с меньшим ПТР, либо снижением на 2...5°С температуры формующей части головки по сравнению с температурой при получении пленок.

2. Линейные скорости листа на всем протяжении движения полотна до резки должны быть синхронизированы. Это связано с тем, что при калибровке происходит утонение листа и некоторое увеличение его длины, а при охлаждении на рольганге – значительное уменьшение длины. С учетом усадки 3...4% скорость тянущих устройств должна быть меньше скорости выхода листа с последнего валка каландра.

3. Лимитирующей стадией процесса являются время и режим охлаждения листа на рольганге.

4. При производстве толстых пленок и листов нельзя пренебрегать разбуханием расплава при выходе из головки. Величина разбухания расплава (около 10...12%) тем выше, чем больше его вязкость, чем толще заготовка, и зависит от конструкции головки.

Калибрование и охлаждение листа. Чрезвычайно важны для обеспечения качества и равномерности свойств получаемого листа его калибрование и охлаждение, особенно в производстве листов из жестких пластиков – полиэтилена низкого давления, ударопрочного полистирола и некоторых других – из-за повышенной склонности к возникновению внутренних напряжений при неравномерном остывании. Технологической схемой (рис. 1) предусматривается, что обычно заготовка листа из жестких пластиков сразу после выхода из головки поступает на средний валок гладильного каландра, предназначенного для калибрования и предварительного охлаждения экструдируемого листа. Каландр представляет собой трехвалковый агрегат, валки которого расположены в вертикальной плоскости и имеют индивидуальный привод с плавной регулировкой числа оборотов в широких пределах. Несколько меньший диаметр верхнего валка позволяет приблизить головку к приемному устройству и устранить провисание листа. Попадая в зазор между 1-ым и 2-ым, а затем между 2-ым и 3-им валками, лист калибруется до необходимой толщины и равномерно охлаждается.

Т.е. верхний и средний валки каландра являются калибрующими, поэтому разнотолщинная экструзионная листовая заготовка, проходя в строго фиксированный зазор между этими валками, выходит из него, имея одинаковую толщину. Температура поверхности верхнего валка при переработке ПЭНП 60...65^оС, ПЭВП 80...90^оС. Средний валок имеет соответственно температуры 80...85 и 80...100°С, а нижний – 60...65 и 80...90°С.

Окончательное охлаждение листа происходит на рольганге. В зависимости от толщины листа длина рольганга колеблется от 3 до 15 м. На рольганге наряду с охлаждением происходит и усадка листа по длине. Для листов и пленок этот эффект нежелателен, так как затрудняет дальнейшую их переработку в изделие, например, методом вакуумного формования.

Скорость движения листа, определяющая производительность агрегата, зависит от скорости его охлаждения, т. е. в основном от его толщины. Так, для пленки толщиной 0,3...0,7 мм скорость выхода 15 м/мин, для листа толщиной 2...3 мм скорость выхода 1,8...1,5 м/мин.

При экструзии тонких листов температуру валков устанавливают более высокой, чем при экструзии толстых листов. Температура валков, которые первыми контактируют с листом, должна быть ниже температуры липкости , а температура третьего валка – ниже температуры стеклования полимера. Быстрое охлаждение поверхности листа с одной стороны может спровоцировать появление больших напряжений в материале. Это может привести к появлению коробления полотна, микротрещин на поверхности и в объеме листа.

Технологическими параметрами экструзии листов являются температура зон цилиндра, головки; температура валков каландра; скорость приема полотна; частота вращения червяка.

Температура зон цилиндра и головки определяется видом перерабатываемого термопласта. Температура валков каландра зависит от вида полимера, скорости экструзии и толщины листа.