Экструдат это

Что такое экструдат в производстве полимеров

Экструдат это продукт экструзионного процесса, представляющий собой вязкотекучую массу термопластичного полимера, которая под давлением проходит через профилирующий инструмент. В момент выхода из формующей головки материал находится в пластичном состоянии при температуре от 160 до 270 градусов Цельсия, в зависимости от типа перерабатываемого полимера.

Формирование экструдата происходит в результате продавливания расплавленной полимерной массы через фильеру с определенным сечением. Геометрия выходного канала головки определяет профиль будущего изделия. После выхода из экструдера материал требует немедленного охлаждения для фиксации формы и предотвращения деформации под действием собственного веса.

Основные виды и типы экструдатов

Классификация экструдатов основывается на геометрической форме и конфигурации поперечного сечения готового изделия. Каждый тип требует специфического оборудования для формования, охлаждения и последующей обработки.

Листовой экструдат

Листовая продукция производится методом плоскощелевой экструзии с толщиной от 0,2 до 25 миллиметров. Расплав выдавливается через широкую щелевую головку и немедленно контактирует с системой охлаждающих валков. Температура охлаждающих барабанов поддерживается в диапазоне 40-70 градусов, что обеспечивает постепенное затвердевание материала без внутренних напряжений.

Листовой экструдат характеризуется высокой точностью толщины по всей ширине полотна. Современные линии оснащены толщинометрами для непрерывного контроля геометрических параметров с точностью до 5 микрометров.

Пленочный экструдат

Производство пленки осуществляется двумя основными методами. Рукавная экструзия с раздувом предполагает формирование вертикального пузыря из расплава, который растягивается воздухом и охлаждается воздушным кольцом. Плоскощелевой метод использует водяное или воздушное охлаждение с последующей намоткой на приемные валки.

Толщина пленочного экструдата варьируется от 10 до 500 микрометров. Скорость производства достигает 300 метров в минуту, что требует высокоточной системы контроля натяжения и равномерности охлаждения.

Трубный экструдат

Трубы формируются через кольцевую головку с дорном, создающим внутреннюю полость изделия. Диаметр производимых труб колеблется от 10 до 1600 миллиметров при толщине стенки от 1 до 50 миллиметров. Внутри заготовки поддерживается давление воздуха от 0,05 до 0,2 МПа для обеспечения стабильности геометрии.

Профильный экструдат

Профили представляют собой изделия сложного поперечного сечения с ребрами жесткости, каналами и полостями. Производство строительных профилей, оконных систем и декоративных элементов требует прецизионных формующих головок и многозонной системы охлаждения для равномерного затвердевания всех участков сечения.

Технология охлаждения экструдата

Процесс охлаждения является критическим этапом, определяющим физико-механические свойства и геометрическую точность конечного изделия. Интенсивность теплоотвода влияет на степень кристалличности полимера и внутренние напряжения в материале.

Воздушное охлаждение

Применяется преимущественно для пленочных экструдатов при рукавном методе производства. Охлаждающее кольцо подает воздух температурой 15-25 градусов со скоростью 2-5 метров в секунду. Равномерность воздушного потока обеспечивает стабильность пузыря и однородность толщины пленки по периметру.

Водяное охлаждение

Используется для листовой продукции и труб, обеспечивая высокую скорость теплоотвода. Экструдат проходит через систему душирующих устройств или погружается в ванны с водой температурой 12-18 градусов. Быстрое охлаждение повышает прозрачность материала за счет формирования аморфной структуры.

Комбинированное охлаждение

Сложные профили требуют зонального охлаждения различной интенсивности. Толстые участки сечения охлаждаются водой, тонкие элементы обдуваются воздухом. Это предотвращает неравномерную усадку и коробление изделия при затвердевании.

Процесс калибровки экструдата

Калибровка представляет собой процесс придания экструдату точных геометрических размеров путем механического воздействия или вакуумного формования в момент, когда материал еще сохраняет пластичность.

Вакуумная калибровка труб

Экструдат проходит через калибрующую втулку, где создается разрежение от 0,02 до 0,08 МПа. Атмосферное давление прижимает пластичные стенки трубы к внутренней поверхности калибратора, формируя точный наружный диаметр. Внутренний диаметр контролируется дорном или давлением воздуха внутри заготовки.

Калибровка профилей

Сложные профили калибруются в многосекционных устройствах с чередующимися зонами вакуумирования и охлаждения. Каждая секция отвечает за формирование определенного участка сечения. Общая длина калибратора достигает 3-4 метров.

Калибровка листов и пленок

Листовой материал калибруется системой прижимных валков с точной регулировкой зазора. Пленка растягивается в продольном и поперечном направлениях для получения ориентированной структуры с повышенными прочностными характеристиками. Степень растяжения составляет от 2 до 8 раз в каждом направлении.

Системы намотки и приема экструдата

Финальным этапом производства является прием готовой продукции на намоточные устройства или штабелирование в стопы. Система намотки обеспечивает контролируемое натяжение и равномерную укладку материала.

Намотка пленочных экструдатов

Пленка наматывается на картонные или пластиковые гильзы диаметром от 75 до 150 миллиметров. Система контроля натяжения поддерживает усилие от 50 до 500 ньютонов в зависимости от толщины материала. Автоматические намотчики обеспечивают смену рулонов без остановки линии при достижении заданного диаметра.

Намотка труб малого диаметра

Гибкие трубы диаметром до 50 миллиметров наматываются в бухты массой от 50 до 200 килограммов. Радиус изгиба при намотке превышает 10 наружных диаметров трубы для предотвращения деформации сечения.

Прием жестких изделий

Трубы большого диаметра и профили режутся на мерные длины от 4 до 12 метров и укладываются в штабели автоматическими укладчиками. Система включает пилы с алмазным напылением и пневматические манипуляторы для транспортировки изделий.

Применение экструдатов в промышленности

Экструдированные изделия находят применение практически во всех отраслях промышленности благодаря универсальности технологии и широкому спектру перерабатываемых материалов.

Преимущества и недостатки метода экструзии

Преимущества технологии

Непрерывность процесса обеспечивает высокую производительность при низкой себестоимости единицы продукции. Возможность переработки вторичного сырья снижает экологическую нагрузку и производственные затраты. Автоматизация позволяет поддерживать стабильное качество при минимальном участии оператора.

Метод экструзии позволяет создавать изделия со сложным поперечным сечением, недостижимым другими технологиями. Гибкость в выборе материалов дает возможность получать продукцию с заданными свойствами путем использования композиций и многослойных структур.

Ограничения метода

Экструзия предназначена исключительно для производства длинномерных изделий постоянного сечения. Изменение профиля требует замены формующей головки, что связано с остановкой линии. Высокие первоначальные инвестиции в оборудование окупаются только при крупносерийном производстве.

Качество экструдата критически зависит от стабильности технологических параметров. Колебания температуры расплава даже на 5 градусов приводят к изменению вязкости и нарушению геометрии изделия. Необходимо постоянное охлаждение оборудования и контроль давления в системе.

Контроль качества экструдата

Обеспечение высокого качества продукции требует непрерывного мониторинга ключевых параметров на всех этапах производства. Современные линии оснащаются автоматизированными системами контроля и регулирования.

Частые вопросы об экструдатах