Выбор и обоснование метода переработки

Выбор метода переработки для изготовления изделия в каждом конкретном случае определяется такими факторами, как конструктивные особенности изделия и условия его эксплуатации, технологические свойства перерабатываемого материала, а также рядом экономических факторов (тиражность, стоимость и т.д.).

Изделия из расплавов или растворов термопластичных полимеров изготовляют прессованием, каландрованием, литьем под давлением, экструзией. Рассмотрим каждый из перечисленных методов переработки подробнее.

Прессование – переработка формовочной массы, при которой она (таблетированная, предварительно нагретая или пластифицированная) под давлением и воздействием температуры заполняет формующую полость разомкнутой пресс-формы, при смыкании которой образуется изделие. Метод прессования широко применяется при переработке реактопластов, резиновых смесей, а в ряде случаев и при переработке термопластов [3].

Каландрование – это технологический процесс получения плоского бесконечного полотна определенной ширины и толщины, осуществляемый за счет деформации расплава полимера в зазоре между вращающимися валками. Методом каландрования получают пленки, тонкие листы из жесткого или пластифицированного поливинилхлорида, полиэтилена, ацетатов целлюлозы, ударопрочного полистирола и других полимеров [4].

Литье под давлением – наиболее распространенный и прогрессивный метод переработки пластмасс, так как позволяет получить изделия сравнительно сложной конфигурации при небольших затратах труда и энергии. Процесс изготовления изделия основан на нагревании материала до вязкотекучего состояния и передавливании его в закрытую литьевую форму, где материал приобретает конфигурацию внутренней полости формы и затвердевает. Литье под давлением периодический процесс, в котором технологические операции выполняются в определенной последовательности по замкнутому циклу [4].

Процесс экструзии заключается в непрерывном продавливании расплава полимера через формующую головку, придании ему необходимой конфигурации и последующем охлаждении изделия. Методом экструзии изготавливаются трубы, пленки, профили, сетки в основном из термопластичных полимеров – полиэтилена, полистирола, поликарбоната, поливинилхлорида и др. Поскольку процесс экструзии осуществляется непрерывно, он является наиболее прогрессивным, так как позволяет производить изделия с небольшими трудовыми и энергетическими затратами при незначительных потерях материалов.

Провода - изделия имеющие большую длину, т.е. метод формования должен быть непрерывным. Единственный метод, который позволяет непрерывно формовать постоянный профиль сечения будущей детали, т.е. равномерно наносить изоляцию на токопроводящую жилу - экструзия.

Можно сделать вывод, что использовать необходимо только экструзионной метод. Применение этого метода позволит получить изделие нужного качества, заданных размеров, а также позволит обеспечить заданную мощность производства.

Экструзия - непрерывный технологический процесс получения изделий или полуфаб­рикатов требуемой формы путем продавливания через профилирующее отверстие.

Преимуществами экструзионного метода являются непрерывность, стабильность процесса, отсюда - однородность размеров изделий и более высокое и равномерное их качество, экономичность, универсальность, простота регулирования и автоматизации, высокая стабильность [3].

Наиболее широко путем экструзии перерабатываются такие термопластичные высокомолекулярные соединения как полиэтилен, поливинилхлоридные пластикаты, полипропилен, полиамиды, некоторые виды фторопластов, а так же различные резиновые смеси.

Как ранее было уже сказано, одним из основных преимуществ переработки полимеров в экструдерах является непрерывность процесса, а это в свою очередь открывает широкие возможности для совмещения процесса изолирования с другими операциями при изготовлении проводов (например, волочением и отжигом токопроводящей жилы, контролем изолированной жилы и т.п.). Кроме того, непрерывный процесс производства проводов открывает широкие возможности для автоматизации производственных процессов, что способствует более эффективному и качественному их осуществлению.

Основной рабочей частью любого экструдера является рабочий цилиндр, внутри которого размещается втулка, выполненная из специальных износоустойчивых легированных сталей, стойких к коррозии. Втулка плотно запрессована в цилиндр и имеет обогрев при по­мощи нагревателей, чаще электрического, реже индукционного типа. Предусматривается также внешнее охлаждение цилиндра экструдера воздухом от вентилятора или водой.

Главнейшим рабочим инструментом экструдера является червяк, который расположен внутри втулки цилиндра и приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. Червяк крепится в цилиндре экструдера консольно в подшипниках, рассчитанных на значительные осевые нагрузки. Червяк имеет винтовую спиральную нарезку, которая расположена на рабочей части червяка, занимающей значительную длину.

Перерабатываемый материал в виде гранул определенной формы периодически загружается или непрерывно подается специальным устройством в загрузочную воронку экструдера. Вращающийся червяк за счет винтовой нарезки захватывает загруженный материал и передает его по направлению к зонам 2 и 3 экструдера.

За счет механических усилий, действующих на материал в винтовом канале нарезки червяка, и за счет теплоты, поступающей от нагретой стенки цилиндра, гранулы полимера нагреваются и постепенно материал размягчается.

Если в начале зоны загрузки материал находится в виде гранул, то в конце этой зоны и в зоне сжатия наблюдаются уже два фазы состояния полимера - частично размягченные, но еще не расплавленные гранулы и расплав полимера. В зоне дозирования полимер уже расплавлен и полностью заполняет винтовой канал червяка.

За счет винтовой нарезки вращающегося червяка создается мощное усилие, которое выдавливает расплав полимера из цилиндра экструдера в головку, где расположен формующий инструмент, обеспечивающий наложение заданного слоя изоляции на токопроводящую жилу [3].