Автор: В.П. Володин

Издательство: Профессия

Год: 2005

Страниц: 480

Формат: DJVU

Качество: хорошее

 

В практическом руководстве на современном уровне рассмотрены основные типы и особенности технологии экструзии профильных изделий из термопластов. Подробно освещены вопросы влияния качества исходного сырья и выбранных технологий на готовые изделия. Для практических работников особенно ценными станут рекомендации по производству конкретных типов профильных изделий.

Книга предназначена для разработчиков, проектировщиков, инженеров, технологов и руководителей предприятий индустрии пластмасс.

 

Профильно-погонажные пластмассовые изделия сложного поперечного сечения находят широкое применение в строительстве, различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в быту. Номенклатура этих изделий практически не ограничена, но объемы производства большинства из них обычно невелики. Специализированные предприятия заинтересованы в изготовлении больших объемов продукции, поэтому мелкие серии изделий стали осваивать небольшие фирмы, количество которых за последние 10-15 лет значительно выросло.

В области экструзии профильных изделий с середины 90-х годов создалась ситуация, практически сходная с той, которая сложилась в середине 70-х гг. XX в. с литьем под давлением, когда многие предприятия различной ведомственной подчиненности с самым различным профилем продукции начали приобретать для собственных нужд отдельные литьевые машины, а затем и организовывать самостоятельные литьевые участки и даже цехи с полным собственным инструментальным и технологическим обеспечением.

В подобной ситуации интенсивно растет число инженерно-технических работников, привлекаемых к производству профильных изделий, как правило, не имеющих соответствующей квалификации. Эта тенденция хорошо прослеживается по динамике роста числа и изменению характера консультаций по вопросам экструзии профилей. Практически всем им была бы полезной книга, в которой достаточно полно и систематически был бы изложен весь комплекс инженерно-технических задач, которые приходится решать при подготовке и освоении производства профильных изделий из термопластов.

Эта книга может представлять интерес также и для специалистов по производству профилей и других родственных изделий (труб, листов, кабельной изоляции и пр.), поскольку в ней рассматриваются многие достижения в области теории и практики их производства за последние годы. Большая часть материалов, собранных в данной книге, оказывается практически недоступной для многих специалистов, занятых обеспечением производства на специализированных заводах и предприятиях мелкого и среднего бизнеса.

На сегодняшний день известен лишь один ведомственный документ, в котором рассматривается весь комплекс вопросов, связанных с производством профильных изделий, начиная от конструкции профиля до его эксплуатации. Это «Руководящие технические материалы по расчету и конструированию технологической оснастки для производства профильных изделий из термопластов» и «Рекомендации по технологии экструзии профильных изделий из термопластов», разработанные автором предлагаемой книги и изданные ограниченным тиражом в 1983 г. НПО «Пластик» (Москва). Этот документ помог многим инженерам, занимающимся производством профильных изделий и его техническим обеспечением, глубже осмыслить эту непростую сферу деятельности и разрешить проблемы, которые раньше не освещались.

Богатый теоретический и практический опыт обработки металлов давлением и деформирования других пластичных материалов мало используется переработчиками пластмасс, хотя деформирование и тех и других имеют много общего, различаясь во многих случаях скорее количественно, чем качественно. Шнековая экструзия получила свое начало от плунжерной экструзии пластичных заготовок (в 50-х гг. она называлась штрангпрессованием). Изменение рабочего механизма для непрерывного выдавливания материала потребовало изменения и его агрегатного состояния. Теперь шнековая экструзия — это непрерывный процесс формования изделий из расплава. Перевод твердого материала в расплавленное состояние и обработка его как вязкой жидкости позволяет получать на однотипном оборудовании (шнековых экст-рудерах) изделия любой формы путем изменения формующей оснастки и комплектующего оборудования технологических линий. Плунжерная экструзия и в настоящее время применяется для материалов, переработка которых требует более высоких давлений, чем могут развивать шнековые экструдеры (например, некоторые виды фторопластов, высокомолекулярный полиэтилен), или для получения изделий со специфическими свойствами (повышенная прочность, твердость и долговечность при переработке некоторых пластмасс в высокоэластическом состоянии).

В настоящей книге автор в некоторой степени пытается восполнить этот пробел. Известно, что при формовании изделий из расплава материал многократно в непрерывном процессе изменяет агрегатное и физическое состояние: от твердого исходного сырья до расплава в шнеке и в головке экструдера, пластичной заготовки и твердого конечного продукта. Такие явления, как разбухание и вытяжка экструдата, искажение его формы, ориентация расплава и возникновение остаточных релаксируемых во времени напряжений усложняют процессы формования изделий сложной формы и приемлемого качества, и ориентация на богатый мировой опыт в этой области позволяет значительно уменьшить собственные трудности.

Современный рынок выдвигает все более жесткие требования к предприятиям, в связи с чем не последнее место в успехе деятельности предприятия занимает эффективная организация работы. Возросшая конкуренция требует производить все более технически совершенные продукты, не увеличивая при этом их стоимость. Технологии с каждым днем усложняются, требуя от сотрудников все более высокой квалификации. Необходимым условием выхода на мировой рынок стали управление качеством и рисками, а также сертификация предприятия по ISO9000.

Автор предполагал построить изложение таким образом, чтобы теоретические аспекты переработки были непосредственно увязаны с практическими рекомендациями и реальными примерами их использования. В соответствии с направленностью своей основной деятельности автор более 40 лет систематически занимается указанным выше комплексом вопросов, участвуя как в непосредственном их решении в условиях производства, так и в подготовке инженеров соответствующей специальности, и обладает достаточным количеством информации для подготовки книги, являясь к тому же автором ряда ее источников.

Книга состоит из 10 глав и Приложений.

В главе 1 рассмотрены назначение, области применения и классификация профильных изделий. Приводятся рекомендации по конструированию технологичных профильных изделий, кратко рассматриваются свойства основных видов термопластов, на которые прежде всего следует обращать внимание при выборе материала для производства профильных изделий.

В главе 2 рассмотрены шесть основных схем производства профильных изделий в соответствии с их классификацией по технологическим признакам (трубообразные, пустотелые, камерные, сплошные, комбинированные и профили с сердечником) и особенности компоновки оборудования в линии по каждой схеме, а также требования к узлам установки с учетом формы и размеров экструдируемого профиля. Даны сведения по производительности экструзионных линий в зависимости от типа и материала профиля.

В главе 3 кратко рассмотрены основные свойства термопластов, представляющие наибольшую важность с точки зрения переработки на экструзионном оборудовании и последующей эксплуатации изделий: реологические свойства материалов и методы входного контроля сырья, прочность и деформативность при различных видах нагружения, теплофизические характеристики, предельные температуры эксплуатации. Приводятся также некоторые технологические характеристики материалов и методы их оценки в целях подбора оптимального технологического режима переработки при изготовлении профильного изделия заданных форм и размеров.

В главе 4 рассматриваются основные вопросы формования профильных изделий из расплавов полимеров: образование гомогенного расплава и его подача шнеком в экструзионную головку, течение расплава по каналам сложной геометрии и формирование экструзионной заготовки, пластическое деформирование заготовки на выходе из головки с одновременным охлаждением и получением изделия требуемой формы и размеров. Кроме того, излагаются теоретические вопросы течения и деформирования вязкоупругих жидкостей применительно к их практическому использованию при конструировании технологической оснастки и отработке технологического процесса получения изделия.

Глава 5 посвящена принципам конструктивного оформления и области предпочтительного использования существующих способов калибрования и охлаждения профильных изделий. Приведены методы расчета технологических размеров калибрующих устройств (длины и поперечного сечения), а также рекомендации по конструированию калибрующих и охлаждающих устройств и их компоновке в составе технологической линии. Рассмотрено также влияние режимов калибрования и охлаждения на качество изделий.

Значительное место в общем объеме книги занимает глава 6, в которой приводится классификация экструзионных головок в зависимости от формы, размеров и материала профиля. Даны рекомендации по конструированию головок, включающие привязку к экструдеру, компоновку деталей, установку нагревательных элементов и датчиков температуры, выбор материалов для деталей головки и способов их обработки.

Особое внимание уделяется расчету экструзионных головок и, в первую очередь, расчету размеров формующих каналов на основе анализа процесса деформирования вязкоупругих жидкостей с учетом разбухания и вытяжки экструдата на выходе из головки. Показана взаимосвязь размеров формующих каналов с конструкцией калибрующего устройства. Значительное внимание уделяется применению прикладных компьютерных программ для расчета и конструирования экструзионных головок.

Важное значение для технологов может иметь глава 7, где изложены специфические требования к оборудованию и оснастке, а также рекомендации по выбору технологических режимов переработки различных термопластов для производства профилей. Приведены типичные дефекты профильных изделий, основные причины ш возникновения и способы устранения. Даны сведения о вредных веществах, выделяющихся при переработке различных материалов, их предельно допустимые концентрации и меры защиты.

В главе 8 рассмотрены свойства, применение, оборудование, оснастка, требования к материалам, основные технологические проблемы при производстве относительно новых и широко используемых в настоящее время изделий (облицовочные панели, оконные профили, подоконники, дверные панели, профилированные листы, сайдинги, кабель-каналы, различного рода уплотнители, комбинированные профильные изделия, состоящие из разнородных, вспенивающихся, высоконаполненных материалов). Описана технология получения массивных профилей, плит, стержней, рельефных изделий, а также особенности многоручьевой экструзии.

В главе 9 описаны основные характеристики качества профильных изделий, приемы, методы их определения и условия проведения испытаний. Значительное внимание уделяется прогнозированию долговечности изделий вследствие старения при действии неблагоприятных факторов, а также классификации и определении горючих свойств пластмасс

Заключительная глава 10 посвящена рассмотрению методов механической обработки профилей Как полуфабрикатов для изготовления конструкций (сверление фрезерование и пр.), способы соединения с другими деталями (сварка, склейка, механическое соединение и т. д.), а также способы обработки поверхностной (декорирование, тиснение, лакирование, печать) для улучшения внешнего вида и повышения долговечности.

В Приложениях приведен перечень основной нормативно-технической документации (НТД) на изготовление профильных изделий, указаны отечественные и зарубежные стандарты на некоторые виды материалов и профильных изделий, а также методы оценки их качества, представлены сведения об отечественных производителях оконных профилей, зарубежных фирмах-изготовителях линий для производства профильных изделий, начальные сведения о современных способах компьютерногс моделирования и изготовления оснастки, некоторые полезные адреса в Интернете.