Проволочные сетки используются практически во всех операциях экструзии для того, чтобы отфильтровывать загрязнители, а также для наращивания давления в экструдере. Давление приносит и пользу, и вред: оно облегчает смешивание.

Особенно оно полезно в тех случаях, когда шнек работает на высокой скорости, а пластмасса находится внутри системы в течение короткого периода времени. Тем не менее, больше давления означает больше сопротивления потоку, идущему через головку и матрицу; двигатель должен работать на более высокой мощности и увеличивать температуру расплава на выходе из экструдера, что может ограничить уровень производительности.

 Виды сеток и способы их крепления
Обычно сетки опираются на распределительную решетку – перфорированный стальной диск, который также служит герметизирующей прослойкой между секцией головки (матрица и адаптер) и цилиндром экструдера. Это предотвращает затягивание сеток внутрь головки и матрицы.

Типичные сетки имеют форму квадрата – то есть, одинаковое количество проволок на сантиметр в обоих направлениях. Исключением является Dutch weave (голландский узор), в котором по одному направлению используется меньшее количество более толстых проволок в сравнении с другим направлением. Таким образом, создается более прочная сетка с прямоугольными проемами. Тем не менее, в большинстве операций экструзии используется комплект сеток, который изготавливается из нескольких сеток – сетка с 20 проволоками на дюйм устанавливается напротив распределительной решетки, затем, возможно, сетка с 40 проволоками на дюйм, а после нее – 80 проволоками, если необходима более тонкая фильтрация. В некоторых критически важных областях, например в производстве волокон, нитей и тонкой пленки, используется даже более тонкие сетки, 200-350 проволок на дюйм. Помимо этого, существуют трехмерные средства, например песчаная загрузка, матрица, изготовленная из металлических порошков методом спекания, а также другие специализированные системы, которые постоянно применяются при формовании синтетических волокон, но редко используются в традиционной экструзии и не рассматриваются в данной статье.

На другом краю находятся операции, в которых сетки не используются вообще. Обычно это экструдеры труб и профилей из жесткого ПВХ, для которых увеличение температуры расплава может потребовать изготовления более дорогостоящего состава (увеличения содержания стабилизатора).

Нельзя забывать о калибре проволоки. При наличии проволоки одного и того же размера можно получить проемы большего размера, если используется более тонкая проволока. Поэтому если подобран удачный размер сетки, то при повторном заказе следует обязательно указать тот же калибр проволоки, а также число проемов.

Иногда сетки используются в парах – две сетки с 40 или 80 проволоками на дюйм – для того, чтобы получить более плотный комплект. В этом случае необходимо проследить, чтобы сетки были установлены под углом 45 градусов относительно друг друга, чтобы получить максимальную и постоянную тонкость фильтрации.

Большинство комплектов сеток устанавливаются таким образом, чтобы самая тяжелая сетка находилась рядом с распределительной решеткой. Однако, в некоторых операциях делается наоборот, и это тоже срабатывает. Сторонники первого метода, при котором самая тяжелая сетка находится около решетки, говорят, что более тяжелые сетки поддерживают более тонкие и предотвращают их продувание из-за перепада давления. Другие, напротив, заявляют, что при установке тонкой сетки рядом с решеткой большую часть загрязнителей будут улавливать более крупные сетки, а спад давление у тонкой сетки будет слабым, что устранит продувание.

Некоторые комплекты фактически представляют собой слоистые структуры, в которых с обоих боков находятся крупные сетки. Частично это делается для защиты самой тонкой сетки, которая в противном случае подвергалась бы воздействию вихревого потока расплава, выходящего из шнека, а частично – для создания симметричного комплекта, который можно передвигать в любую сторону с одним и тем же результатом.

Время замены сеток
Самым разумным методом является отслеживание показателей манометра, который должен измерять давление у головки шнека непосредственно перед сетками, а также установка предельного давления, чтобы при приближении к нему заменять сетки. В идеале, манометр следует установить на зажигание лампы или подачу другого сигнала тревоги в тех случаях, когда давление приближается к лимиту, но это делается редко, и операторам по-прежнему приходится следить за манометром.

Иногда манометр отсутствует или не работает, поэтому замену приходится производить на основе других показателей, например двигательном амперметре, который сигнализирует о повышении давления через потребление большего количества тока, или увеличение оборотов в минуту, которое происходит для того, чтобы поддерживать уровень производства при повышении сопротивления. Помимо этого можно задать регулярное время замены сеток, например один раз в день или в неделю, но это может привести к проблемам в тех случаях, когда уровень загрязнения со временем сильно изменяется.

Системы замены сеток
Сетки можно заменить вручную при помощи мелкого оборудования (диаметр 2,5 дюйма или меньше). Линию останавливают и открывают головку, старые сетки вынимают, а новые устанавливают с торца цилиндра. Следует соблюдать осторожность, чтобы не перекрыть герметизирующую линию; в противном случае во время работы произойдет утечка. Процедура замены сеток производится сравнительно быстро и просто – возможно, от 30 минут до часа, после чего линия возвращается к работе. Все больше зависит от времени остановки и перезапуска линии, чем от времени самой замены.

На многих более крупных линиях или на всех производствах, где затруднено открытие головки или запуск/остановка производства, предпочтение отдается автоматизированной системе замены сеток, которая сокращает период простоя. В тех производствах, где применяется переработанный материал и высоки уровни загрязнения, замена производится гораздо чаще, и ценность системы замены сеток повышается. Но даже в этих случаях процедуру замены приходится инициировать вручную, так как может потребоваться регулирование хронометража для совмещения моментов завершения циклов, простоев и замены цвета. Многие системы замены представляют собой ползуны или коромысла, в которых новая решетка с сетками устанавливается на место, а старая удаляется. В таких случаях полезно иметь минимум две решетки, чтобы линия не простаивала во время очистки старой.

Для некоторых систем замены необходима остановка линии во время процедуры замены, но многие могут работать в реальном времени, хотя время производства немного уменьшается вследствие снижение обратного давления (замедление шнека или ускорение отбора мощности). В случае этих систем полезно иметь опцию предварительного заполнения, когда новая плита и сетки предварительно наполняются расплавом непосредственно перед установкой на место. Таким образом предотвращается проникновение воздуха в систему, что может стать причиной проблем или даже уничтожения целостности изделия.

Самоочищающиеся системы замены сеток оборудованы устройством, которое проходит над той поверхностью сеток, которая повернута против потока, а канал ведет наружу, поэтому внутреннее давление выдавливает небольшое количество расплава вместе с загрязнителями. По необходимости они могут работать постоянно или с перерывами.

Также производятся системы замены, которые действительно работают непрерывно. Они могут представлять собой системы как ротационного, так и линейного типа. Поворотные устройства оборудованы колесом с рядом положений решетки, например 8 или 12, и колесо устанавливается в позицию, когда необходимо новое сочетание решетки и сеток. Это подходит для круглых сеток, но при этом необходимо учитывать изменение давления, которое происходит при установке новых сеток. Чтобы избежать этого, в некоторых устройствах используются сетки в форме буквы «D» или куска пирога, которые можно установить так близко друг к другу, что колесо может поворачиваться медленно, но при этом постоянно, всегда подавая чистую сетку на пути потока для поддержания практически постоянного обратного давления.

Линейная система замены работает по-другому. Комплект сеток сходит с линии и проходит через канал для потока, и, после того как он выйдет с другой стороны, расплав вокруг него замораживается в отсеке с контролируемой температурой, через который он должен пройти. Таким образом, сетка оказывается внедренной в «блок» и выходит из механизма вместе с ним под напором внутреннего давления. В системе передвигается только сама сетка.

Материалы для изготовления сеток
Большинство сеток изготавливаются из обычной стали, но при этом необходимо уделять им некоторое внимание, чтобы предотвратить ржавление во время хранения, которое иногда становится причиной повышения вероятности разрушения во время работы. Если это может стать проблемой, или используются сравнительно чистые материалы (это означает более редкое проведение процедуры замены), то используются сетки из нержавеющей стали, а их более высокая стоимость оправдывается отсутствием необходимости следить за ржавлением.

Для экструзии PVDC и некоторых фторпластмасс особые металлы (обычно никелевые сплавы) необходимо использовать не только для изготовления сеток, но и всей внутренней части системы, так как эти полимеры слишком агрессивны для обычных видов стали или даже нержавеющей стали в условиях экструзии.

Сетки почти никогда не используются повторно, хотя в принципе их можно очистить и установить обратно. Однако, при удалении их можно деформировать или разбить, но всегда существует опасность того, что они будут установлены обратной стороной (в сравнении с первым использованием); в этом случае частицы загрязнителя, застрявшие между проволоками, переносятся внутрь продукта после запуска линии.

Автор:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru