Technologie wytłaczania tworzyw sztucznych

1. Podstawowe pojęcia (wytłoczyna, wytłaczarka, kalibrator)
   Wytłaczarka- maszyna w której przebiega proces wytłaczania. Jej zadanie to dostarczenie do głowicy odpowiednio ujednorodnionego tworzywa- przy określonym natężeniu przepływu (wydajności procesu), ciśnieniu i temperaturze. Składa się z układu napędzającego (silnik przekładnia), układu uplastyczniającego (zasobnik, cylinder, ślimak, grzejnik) i układu sterowania.
   Kalibrator- ciśnieniowy i próżniowy; odprowadza z wytłoczonego produktumaksymalną ilość ciepła tak, alby zwenętrzna powierzchnia rury uległa wtwardzeniu. Średnica zewnętrzna kalibratora jest nieco większa niż pożądana średnica rury, gdyż uwzględnia się skurcz termiczny w czasie dalszego chłodzenia rury.
   Wytłoczyna-
   Efekt barusa- cecha cieszy lepkosprężystych polegająca na rozszerzaniu się strumienia tworzywa wypływającego z cieczy

2. Zasad procesu wytłaczania
   
   Tworzywo(1) jest dostarczane do cylindra(3) układu uplastyczniającego przez zasobnik, a następnie transportowane za pomocą obracającego się ślimaka w kierunku głowicy(5). Ślimak jest napędzany silnikiem(6) za pośrednictwem układu przekładni(7). Nagrzewanie tworzywa odbywa się za pomocą układu nagrzewająco- chłodzącego(8), złożonego z grzejników i wentylatorów. Sterowanie to jest niekiedy realizowane przez chłodzenie wodą lub powietrzem(9) wydrążonego ślimaka(4). Żeby granulki tworzywa w zasobniku(2) się nie ogrzewały i nie uplastyczniały a tym samym nie utrudniały pobierania ich przez ślimak, oraz by ciepło układu uplastyczniającego nie przenosiło się do układu napędzającego- cylinder w okolicy zasobnika jest chłodzony wodą (10)
   Polega na ciągłym uplastycznianiu tworzywa w układzie uplastyczniającym maszyny i przepychaniu go przez kanały głowicy wytłaczarskiej, która nadaje kształt formowanemu profilowi.

3. Rodzaje wytłaczania (konwencjonalne, autotermiczne, tłokowe, porujące, powlekające)
   tłokowe: proces wytłaczania przy użyciu układu uplastyczniającego tłokowego, głównie jedno lub dwutłokowego
   konwencjonalne: proces wytłaczania z zastosowaniem grzejników zazwyczaj elektrycznych pierścieniowych mocowanych n cylindrze układu uplastyczniającego wytłocznik, częściowo nagrzewających pośrednio tworzywo wytłaczane
   autotermiczne: generowanie ciepła w skutek tarcia tworzywa
   porujące: uzyskanie struktury porowatej, dzięki wprowadzeniu do tworzywa wejściowego poroforu (gazu obojętnego, cieczy niskowrzących lub ciał stałych), który jeśli jest w stanie ciekłym lub stałym przechodzi w gaz w określonych warunkach procesu wytłaczania
   powlekające: proces łączenia się adhezyjnie dwóch strumieni materiałów przemieszczających się ruchem prostoliniowym. Na końcu koncentrycznie, jeden materiał pokrywa tworzywo, np. wykonywanie izolacji do kabli elektrycznych.

4. Ślimakowy układ uplastyczniający

ślimak- osłona cylindra- cylinder- grzejnik otokowy- lej zasypowy- sprzęgło- reduktor
Ma podstawowe znaczenie w procesie wytłaczania i spełnia fukcje:
- nagrzewanie przetwarzanego materiału (zachodzi pod wpływem ciepła doprowadzanego do tworzywa z grzejników (w wypadku ich stosowania) oraz ciepła wytwarzanego w tworzywie w wyniku tarcia zewnętrznego i wewnętrznego materiału)
- sprężanie, mające na celu wytworzenie odpowiedniego ciśnienia w tworzywie
- mieszanie, prowadzone w celu ujednorodnienia składu, właściwości (cieplnych i mechanicznych) oraz struktury materiału
- transportowanie tworzywa przez układ w kierunku głowicy
W ślimaku wyróżnia się trzy strefy geometryczne:
1. Zasilania: pobiera tworzywo z zasobnika, zagęszcza je i transportuje
2. Sprężania (przemiany): uplastycznia, spręża i transportuje tworzywo
3. Dozowania: ujednorodnia uplastycznione tworzywo i transportuje do głowicy przy określonym ciśnieniu i temperaturze.
Odpowiadają one w przybliżeniu strefą charakteryzującym stany fizyczne tworzywa, czyli
1. Strefa ciała stałego: tworzywo w stanie stałym w postaci proszku lub granulatu; bardziej lub mniej zagęszczone.;
2. Strefa uplastyczniania: występuje w niej tworzywo zarówno w stanie stałym jak i uplastycznionym; zachodzi uplastycznienie tworzywa
3. Strefa tworzywa uplastycznionego: całkowicie uplastycznione tworzywo pompowane jest w kierunku głowicy.

1. Rodzaje głowic wytłaczarskich
   proste- służą do formowania rur, prętow, taśm, listew i innych profili
   krzyżowe- do nakładania izolacji na kable oraz wytłaczania z rozdmuchiwanie, np. folii rękawowej
   szczelinowe- przeznaczone są do kształtowania płyt, folii w postaci taśmy, oraz powlekania papieru, tkaniny, folii aluminiowej

2. Wydajność wytłaczania
   Jest to ilość tworzywa jaka może być wytłaczana przez wytłaczarkę w jednostce czasu. Mierzona w cm3/s lub kg/h. Zależy od warunków przepływu tworzywa w kanale ślimaka. Przepływ w tzw. kanale w czasie ruchu obrotowego ślimaka jest wynikiem zsumowania algebraicznego trzech rodzajów przepływów: wleczonego (Qw), ciśnieniowego(Qc), praciekowego (Qs)

3. Elementy linii do ciągłego wytłaczania profili

Mieszarka< zbiornik tworzywa> wytłaczarka > głowica > urządzenia kalibrujące i chłodzące > urządzenia odciągowe i tnące> magazyn

Przy wytłaczaniu wytłaczarka jest tylko jednym z elementów ciągu technologicznego. Tworzywo wychodzące z głowicy wytłaczarskiej jest w stanie plastycznym, podatnym na odkształcenia, więc więc zestala się je przez szybkie ochłodzenie i przejście ze stanu plastycznego w wysokoelestyczny. Początkowe ochłodzenie tworzywa odbywa się w kalibratorze, a dalej w wannach chłodzących lub natryskiem zimnej wody. Tak więc następnym elementem linii do wytłaczania jest urządzenie kalibrujące i chłodzące. Kolejnym zespołem linii wytłaczania jest urządzenie odciągowe, ponieważ wytłaczarka pracuje w sposób ciągły, wytoczony wyrób musi być również w sposób ciągły odbierany. Ostatnim zespołem linii wytłaczania jest urządzenie tnące (np. piła tarczowa).

1. Przykłady wyrobów produkowanych w/w technologią
   -rury
   - profile
   - rękawy, wstęgi foliowe
   - nanosiny, izolacje na przewodu elektryczne
   - pojemniki, butelki (PET), węże, uszczelki