Министерство образования Республики
Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет технологий управления
и гуманитаризации
Кафедра «Организация упаковочного
производства»
Курсовая работа
по дисциплине «Технологии переработки полимеров»
на тему: «Особенности оборудования,
используемого для облицовки проволоки
и кабелей»
Исполнитель:
студентка гр.308310
Белецкая У.И.
Руководитель:
Карпунин И.И.
Минск 2013
Содержание
Введение |
4 |
1.Классификация методов
переработки материала |
5 |
2. Оборудование, применяемое
для облицовки |
8 |
3. Оборудование, входящее в
состав линий для облицовки |
10 |
3.1. Охлаждающее оборудование |
10 |
3.2. Намоточные устройства |
10 |
3.3. Экструзионные головки |
11 |
3.4. Конструкция экструдера |
12 |
3.4.1. Одношнековый экструдер |
12 |
3.4.2. Двухшнековый экструдер |
17 |
4. Технологические процессы
в экструдере |
19 |
4.1. Перемещение полимера |
20 |
4.2. Уплотнение полимера |
21 |
4.3. Расплавление полимера |
21 |
4.4. Гомогенизация расплава |
22 |
4.5. Рост давления в
цилиндре экструдера |
23 |
Заключение |
25 |
Литература |
26 |
Введение
Экструзия – это изготовление
из гранулированного, порошкообразного
или зернистого полимера бесконечного
формованного профилированного изделия.
В экструзионной установке
наиболее значимым элементом является
сам экструдер, называемый также шнековым
прессом.
Принцип работы экструдера
состоит в том, что в нагреваемом материальном
цилиндре вращается шнек, которые уплотняет,
расплавляет и гомогенизирует полимерную
массу, а затем выдавливает ее сквозь выходное
отверстие формующей головки. Сам по себе
экструдер еще не является машиной для
переработки полимеров, а представляет
собой лишь пластицирующее устройство.
Экструдер, укомплектованный
формующей головкой, устройствами калибровки,
охлаждения, отвода и намотки – это технологическая
установка для переработки полимеров.
Наряду с одношнековыми машинами
также используются и многошнековые экструдеры.
Из многошнековых машин для
переработки порошкообразных полимеров,
в первую очередь и х ПВХ, особое значение
приобрел двухшнековый экструдер.
Экструзионная линия. Все производственное
оборудование, используемое для изготовления
изделий определенного вида, объединено
понятием экструзионная линия.
В состав экструзионной линии
входят: экструдер, формующая головка,
калибровочное, охлаждающее, приемное,
наматывающее оборудование, используемое
для разделительной резки.
Нередко в экструзионной линии
используются и другие установки, например,
приборы для измерения толщины стенок,
маркировочные устройства, штамповочное
оборудование или устройства формовки
трубопроводных муфт.
Кроме того, в состав линии можно
включить устройства для приема изделий,
например, вакуумные всасывающие рукава
для приемки листов, качающиеся желоба
для труб и штабелирующее устройство.
После того как за счет формующего
инструмента расплаву полимера будет
придана определенная форма, она должна
сохраняться вплоть до кристаллизации
(затвердевания) расплава. Затем экструдат
переходит на приемное устройство со скоростью,
соответствующей производительности
экструдера. Элементы последующего оборудования
могут быть абсолютно различны.
- Классификация методов
переработки материала
|
Основные
технологические принципы производства
полимерных материалов и изделий для отделки
и облицовки базируются на учете свойств
перерабатываемых пластмасс — их способности
утверждаться при определенных условиях.
Переработка пластмасс — комплекс процессов,
обеспечивающий получение изделий с заданными
свойствами на специальном оборудовании.
Переработка включает приготовление материала
и подготовку его к формованию (например,
гранулирование), формование изделий и
их последующую обработку (термическую,
радиационную и др.). Наиболее важным является
процесс формования. Классификация методов
переработки основана на особенностях
физического состояния перерабатываемого
материала в момент формования:
формование
из полимеров, находящихся в вязко-текучем
состоянии: литье под давлением,
экструзия, прессование;
формование
из полимеров, находящихся в высокоэластичном
состоянии: вакуумформование,
пневмоформование, горячая штамповка;
формование
из полимеров, находящихся в твердом состоянии (стеклообразном
или кристаллическом), основанное на их
способности проявлять вынужденную высокоэластичность
(штамповка при комнатной температуре,
прокатка и др.).Выбор метода переработки
осуществляется с учетом большого числа
факторов. Наиболее важными из них являются
конструктивные особенности изделия,
особенности свойств и технологические
возможности выбранного полимера, условия
эксплуатации изделия и вытекающие из
них требования к нему (чистота и качество
поверхности, точность размеров и др.).
Для переработки термопластов используют
следующие основные методы:
литье
под давлением — метод формования,
заключающийся в размягчении материала
до вязкотекучего состояния и последующем
перемещении его в литьевую форму, где
материал затвердевает при изменении
температуры, приобретая конфигурацию
внутренней полости формы. Способ предусматривает
использование литьевых машин. Величина
давления и температура полимерной массы
зависят от вида полимера. Давление может
составлять от 40 до 150 МПа. Температура
размягчения полимерной массы — 200-450 °С.
Метод используется для изготовления
облицовочных плиток; экструзия — непрерывное
профильное продавливание вязко-текучей
полимерной композиции через формообразующее
устройство (мундштук) экструзионной машины.
Специально приготовленные гранулы размягчают
в экструдере путем нагрева и перемешивают
до гомогенного состояния. Способ позволяет
получать непрерывные изделия любого
профиля: погонажные изделия, пленки, листы
и др.;
переработка
на вальцах с путем пропускания
размягченного материала в зазор между
валками (вальцами) каландра, образующими
бесконечную ленту изделия, толщину и
ширину которой можно регулировать. Валки
имеют полированную поверхность и нагреваются
до определенной температуры (в зависимости
от вида полимера и состава полимерной
массы). Применяют для изготовления пленок,
рулонных материалов. Метод позволяет
получать одно- и двухслойные материалы;
метод
намазывания, предусматривающий
нанесение тонкого слоя полимера в горячем
виде на ту или иную основу посредством
погружения, обмазки или распыления. Производство
термопластов практически безотходно,
так как отходы могут вновь перерабатываться
в готовые изделия. Термопласты легко
поддаются механической обработке, сварке,
склеиванию. Эти особенности позволяют
получать штампованные, сварные, клееные
и т.д. материалы и изделия. Для переработки
реактопластов используют методы, аналогичные
вышеперечисленным методам переработки
термопластов. Но для них характерны некоторые
особенности. Так, необходимо сочетание
физических процессов формования с химическими
реакциями трехмерных полимеров (отверждением).
Свойства изделий определяются скоростью
и полнотой отверждения. Основными методами
переработки реактопластов в материалы
и изделия являются: формование под давлением,
предусматривающее использование пресс-порошков,
представляющих собой смесь порошкообразного
наполнителя с термореактивной смолой,
подвергнутую частичному отверждению
(предотверждению). Пресс-порошок вводят
в пресс-форму, где подвергают одновременному
воздействию давления и нагрева. Порошок
размягчается, заполняет всю полость пресс-формы
и в горячем состоянии затвердевает, превращаясь
в готовое изделие; литье под давлением.
Его особенностью являются необходимость
строгой регулировки температуры (при
температуре пластикации выше оптимальной
происходит отверждение материала еще
до заполнения литьевой формы; при температуре
ниже оптимальной реактопласт плавится
долго и затвердевает, не превратившись
в расплав необходимой вязкости) и подача
материала в обогреваемую форму, а не в
охлаждаемую, как при литье термопластов;
метод намазывания, заключающийся в нанесении
тонкого слоя полимера на ту или иную основу
посредством погружения, обмазки или распыления
с последующим нагревом для полимеризации
после нанесения на основу.
Материалы,
перерабатываемые экструзией.
Экструзии поддаются
все термопласты. Единственное ограничивающее
условие – все подлежащие переработке
полимеры в состоянии плавления должны
обладать высокой степенью вязкости. Это
необходимо для того, чтобы выходящий
из формующей головки расплав не растикался,
а сохранял на короткое время придуманную
ему форму. Высокая вязкость расплава
достигается либо высокой степенью полимеризации,
либо введением в полимер определенных
добавок.
последующим каландрированием. Каландрирование — операция,
при которой пластмасса формуется в изделие
Из всех термопластов экструзией
чаще других перерабатывается ПВХ, за
ним следует ПЭ и ПП.
- Оборудование, применяемое
для облицовки
Для облицовки проволоки используются
следующее технологическое оборудование:
приспособление для ее размотки, правильное
устройство, узел предварительного нагрева,
экструдер с поперечной или наклонной
экструзионной головкой, охлаждающая
ванна, контрольный прибор, тянущее устройство
и устройство намотки (рис. 1).
Для облицовки проволоки и кабелей
используются такие полимеры, как ПЭ, ПП
и ПВХ. Производительность линии зависит
от типа и размера подлежащих облицовке
проволоки, многопроволочных гибких проводов
или кабелей. Например, для больших морских
(подводных) кабелей производительность
составляет 2 м/мин, а для тонких слаботочных
кабелей эта скорость доходит до 1600 м/мин.
Соответственно, существуют и некоторые
различия в элементах конструкции облицовочной
линии.
При облицовки проволоки различают
два типа устройств для ее размотки. Для
тонкой проволоки используется так называемое устройство размотки
со сходом через торец. Проволока разматывается
рычагом, вращающимся вокруг неподвижного
барабана. Подобное устройство позволяет
обеспечивать высокую производительность.
Многопроволочные толстые кабели разматываются
с помощью барабана с регулируемой скоростью
вращения.
В настоящее время также используются
и синхронно коммутированные приводы
– от устройства размотки проволоки, через
двигатель экструдера, до устройства намотки
проволоки.
Для исправления перегибов
или значительных изгибов за устройством
размотки проволоки следует правильное устройство.
После правки проволока нагревается электронагревателем
или газовой кольцевой горелкой.
Наложение изоляции экструзией
(облицовка) осуществляется в угловой
головке, при этом подлежащий облицовке
провод протягивается через ее центр.
После этого облицованная проволока
проходит через охлаждающую ванну. При
высоких производственных скоростях охлаждающие
ванны могут быть очень длинными. Также
существует возможность многократной
протяжки проволоки сквозь одну охлаждающую
ванну – с этой целью используются направляющие
(отводные) валки.
Контрольный прибор оценивает
допуск облицовки по толщине, ее центричность
и диэлектрическую (пробивную) прочность.
Тонкая проволока отводится
с помощью барабанных приемных устройств
или двухдисковых приемников, а толстые
кабели отводятся гусеничными тянущими
устройствами.
Намотка проволоки осуществляется
внутрь резервуара (бочки) или барабана
за счет поворотного рычага. Тяжелые кабели
также наматываются на барабан.
Облицовка тросов, канатов,
шлангов и труб схожа с процессом облицовки
проволоки. Подобной процедуре подвергаются
и жесткие материалы, например, дерево,
сталь и алюминий, выступающие в качестве
несущего или декоративного профиля.
Таким образом, изготавливаются:
фурнитура, элементы заграждений, планки
скамеек и перил, а также декоративные
детали для автомобильной промышленности.
В таких случаях, как правило используется
сложный эфир целлюлозы.
Рис. 1. Линия для облицовки кабеля:
1 – устройство обмотки
кабеля (проволоки);
2 – правильное устройство;
3 – узел предварительного
нагрева;
4 – экструдер;
5 – экструзионная головка;
6 – вакуумный насос;
7 – охлаждающая ванна;
8 – контрольный прибор;
9 – тянущее устройство;
10 – устройство намотки.
3. Оборудование,
входящее в состав линий для облицовки
- Охлаждающее оборудование
В качестве охлаждающих сред
используется вода и воздух. Толстостенные
изделия интенсивно охлаждают с помощью
водяных бань и душей. Для профилей с незначительной
толщиной стен, а также для плоскх пленок
и листов, вполне достаточно воздушного
охлаждения. В этом случае применяются
воздушные души, щелевые или кольцевые
форсунки и свободные воздушные участки.
- Намоточные устройства
Гибкие экструдаты,как правило,
наматывают.
Наряду с такими классическими
наматываемыми изделиями, как пленка и
кабели, в твердом состоянии наматываются
также мягкие профили и трубы малого и
среднего диаметра.
Приводы намоточного устройства
должны быть сконструированы таким образом,
чтобы наматывать изделие с постоянной
скоростью.