Новые возможности одношнековых экструдеров для переработки полиолефинов

Для производства труб с гладкой поверхностью из полиолефинов особенно эффективны одношнековые экструдеры со шнеками, снабженными канавками во входной зоне, имеющими переменную, специально оптимизированную форму сечения. Следует заметить, что за последние 50 лет произошло многократное увеличение рабочих мощностей (в частности, производительности) одношнековых экструдеров (рис. 1). Это было достигнуто в значительной степени благодаря их дальнейшему совершенствованию в направлении увеличения соотношения L/D (длина/диаметр шнека) и необходимого для этого наращивания мощности двигателей и крутящего момента шнека.

Требования, предъявляемые к новой одношнековой серии экструдеров для высокопроизводительной переработки полиолефинов

От современной одношнековой серии экструдеров для производства труб требуется в первую очередь обеспечить возможность переработки всех имеющихся на мировом рынке типов полиэтиленов (ПЭ) ПЭ-100 и ПЭ-80 для изготовления гладких труб для газо- и водоснабжения, всех типов полипропилена («Н», «В» и «R») для гладких и гофрированных труб, а также всех типов ПЭ-80 для гофрированных канализационных труб. При рассмотрении вопроса о размере инвестиционных затрат и об экономичности самое большое значение придают такому критерию, как производительность, отнесенная к диаметру шнека. Максимально возможная производительность при оптимальной температуре расплава ПМ и требуемой его гомогенности определяет конкурентоспособность конкретного экструдера.

Конструктивное оформление и функциональное проектирование загрузочной втулки и шнека во многом определяют технические возможности одношнекового экструдера. Условием, выдвигаемым переработчиками для достижения оптимальных технологических режимов переработки ПМ, гибкости и стабильности производства, является постоянный массовый удельный расход расплава (иначе – удельная производительность переработки [кг/(ч⋅мин)] как отношение абсолютной производительности [кг/ч] к числу оборотов шнека [1/мин]), даже в случае изменившегося перепада давления на инструменте (в экстремальных случаях – до 700 бар). Кроме того, переработчики рассчитывают на возможность качественного подмешивания концентрата красителя. Экструдер должен в широком технологическом диапазоне параметров переработки обеспечивать хорошую пластикацию расплава любого ПМ, чтобы можно было использовать формующие головки самого различного характера, независимо от типа экструдера.

Поскольку на любом переработчике лежит бремя постоянного поиска возможностей снижения производственных затрат, все большее применение находят сравнительно недорогие полиолефины, в том числе наполненные также недорогими наполнителями и имеющие повышенный модуль упругости. Бурное развитие в области полиолефинов с высоким модулем упругости привело к кардинальным изменениям в сфере экструзионных технологий. При этом меняются и условия процесса переработки в экструдере, и свойства экструдата ПМ. Вместе с тем наполнители, используемые в целях снижения затрат на сходные компоненты, обычно являются причиной повышенного износа рабочего экструзионного инструмента, что требует его защиты от износа и оказывает влияние на его конструктивное исполнение.