Экструзия. Общее представление об экструзии. Экструдерщики кто это
Экструзия (технологический процесс) - это... Что такое Экструзия (технологический процесс)?
Экстру́зия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие. Обычно используется в производстве полимерных (резиновых смесей, пластмасс, крахмалсодержащих и белоксодержащих смесей), ферритовых изделий (сердечники), а также в пищевой промышленности (макароны, лапша и тп.), путем продавливания расплава материала через формующее отверстие экструдера.
Экструзия представляет собой непрерывный технологический процесс, заключающийся в продавливании материала, обладающего высокой вязкостью в жидком состоянии, через формующий инструмент (экструзионную головку, фильеру), с целью получения изделия с поперечным сечением нужной формы. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников- рассеиватели и т. д. Основным технологическим оборудованием для переработки полимеров в изделия методом экструзии являются одночервячные, многочервячные, поршневые и дисковые экструдеры.
Экструдер — машина для формования пластичных материалов, путем придания им формы, при помощи продавливания (экструзии) через профилирующий инструмент (экструзионную головку).
Экструдер состоит из: корпуса с нагревательными элементами; рабочего органа (шнека (винт Архимеда), диска, поршня), размещённого в корпусе; узла загрузки перерабатываемого материала; силового привода; системы задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных и регулирующих устройств. По типу основного рабочего органа (органов) экструдеры подразделяют на одно-, двух- или многошнековые (червячные), дисковые, поршневые (плунжерные) и др. Двухшнековые экструдеры в зависимости от конфигурации шнеков могут быть параллельными или коническими. В зависимости от направления вращения — с сонаправленным или противонаправленным вращением шнеков.
Виды экструзии
- Холодная синяя экструзия — возможны только механические изменения в материале вследствие медленного его перемещения под давлением и формованием этого продукта с образованием заданных форм.
- Теплая экструзия — сухие компоненты сырья смешиваются с определенным количеством воды и подают в экструдер, где наряду с механическим его подвергают еще и тепловому воздействию. Продукт нагревается извне. Получаемый экструдат отличается небольшой плотностью, незначительным увеличением в объёме, пластичностью, а также ячеистым строением. Иногда экструдату необходимо подсушивание.
- Горячая экструзия — процесс протекает при высоких скоростях и давлениях, значительном переходе механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях материала. Кроме того, может иметь место регулируемый подвод тепла как непосредственно к продукту, так и через наружные стенки экструдера. Массовая доля влаги в сырье при горячей экструзии составляет 10…20 %, а температура превышает 120 °C.
Применение экструзионной технологии
Химическая промышленность
В химической промышленности метод экструзии применяется для нагрева, пластификации, гомогенизации и придания необходимой формы исходному сырью. Химический состав конечного продукта при этом идентичен химическому составу исходного сырья, что позволяет добиваться стабильного качества продукта прибегая при этом к минимальному количеству настроек экструдера, этим объясняется относительная простота машин, работающих в химической промышленности. Методом экструзии в химической промышленности изготавливают различные погонажные изделия, такие как трубы, листы, плёнки, оболочки кабелей, элементы оптических систем светильников — рассеиватели и т. д.
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности метод экструзии применяется намного шире. В ходе процесса под действием значительных скоростей сдвига, высоких скоростей и давления, происходит переход механической энергии в тепловую, что приводит к различным по глубине изменениям в качественных показателях перерабатываемого сырья, например денатурация белка, клейстеризация и желатинизация крахмала, а также другие биохимические изменения.
Экструзионные продукты, получаемые на пищевых экструдерах
- пельмени
- кукурузная палочка
- подушечки и трубочки с начинкой
- хрустящие хлебцы и соломка
- фигурные сухие завтраки
- хлопья кукурузные и из других злаков
- быстрозавариваемые каши
- детское питание
- фигурные чипсы
- экструзионные сухарики
- мелкий шарик из риса, кукурузы, гречи, пшеницы, для наполнения и обсыпки шоколадных изделий, мороженого и других кондитерских изделий
- пищевые отруби
- набухающая мука, панировка
- продукты вторичной переработки хлеба
- соевые продукты: соевый текстурат, концентрат (применяются в производстве колбасы, сосисок, котлет и т. д.), кусковые соевые продукты (фарш, гуляш, бифштекс, тушенка и т. д.)
- продукты переработки отходов животноводства
- модифицированный крахмал
- реагент на основе крахмала применяемый в нефте- и газодобыче
- строительные крахмалсодержащие смеси
- основы для клеев
Комбикормовая промышленность
- полножирная соя
- зерновые экструдаты
- корма для кошек, собак, домашних грызунов, крупного рогатого скота
- корма для промысловых и аквариумных рыб
Производство твердого биотоплива
Одним из наиболее популярных методов получения топливных брикетов является использование специальных экструдеров. Процесс предствляет собой прессование шнеком отходов (шелухи подсолнечника, гречихи и т. п.) и мелко измельченных отходов древесины (опилок) под высоким давлением при нагревании от 250 до 350 С°. Получаемые топливные брикеты не включают в себя никаких связующих веществ, кроме одного натурального — лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура, присутствующая при прессовании, способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикета.
См. также
Ссылки
| В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 28 июля 2012. |
Должностные обязанности машиниста экструдера
Скачать полную версию этой инструкции + лист ознакомления и форма для изменений1. Общие положения
1.1. Машинист экструдера относится к категории рабочих.
1.2. На должность машиниста экструдера назначается лицо, имеющее _______ образование и стаж работы не менее ___ лет.
1.3. Назначение на должность машиниста экструдера и освобождение от нее производится: __________
1.4. Во время отсутствия сотрудника его обязанности исполняет лицо, назначенное в установленном порядке.
1.5. Машинист экструдера должен знать:
1.5.1. постановления, распоряжения, приказы, другие руководящие и нормативные документы вышестоящих и других органов, касающиеся производственно-хозяйственной деятельности предприятия
1.5.2. законодательство Российской Федерации о труде
1.5.3. правила внутреннего трудового распорядка
1.5.4. правила охраны труда, техники безопасности
1.5.5. технологию процесса экструзии и правила его регулирования
1.5.6. устройство и принцип работы обслуживаемого оборудования
2. Должностные обязанности
2.1. Ведение технологического процесса изготовления и калибровки на экструдерах и экструзионных роторных автоматизированных линиях профилей сложного сечения (полых, монолитных, плоских, гофрированных типа ППО-4, ППО-21, ППО-23, ППО-24, ППО-25), декоративных накладок, полозок, пленок и изделий из них, листов, искусственных нитей и щетины, труб диаметром до 110 мм и других изделий из полихлорвиниловых, полистирольных, полиэтиленовых и других смесей.
2.2. Подготовка экструдера к работе:
чистка, подбор и установка головки и фильеры, настройка зазоров головки, разогрев зон цилиндра и головки до заданной температуры.
3. Права
Машинист экструдера имеет право на:
3.1. Знакомиться с рапоряжениями и постановлениями на предприятии, касающимися его лично.3.2. Получение з/п в полном объёме за отработанное время
truport.ru
Что такое экструдирование?
Что такое экструдирование?
В основе экструдирования лежат несколько процессов: температурная обработка продукта под давлением, механическое деформирование продукта: «взрыв» продукта во фронте ударного разряжения, и, как следствие предыдущих механизмов, изменение химического состава конечного продукта. После тепловой обработки улучшаются вкусовые качества кормовых средств, так как образуются различные ароматические вещества, значительно возрастает активность ферментов для переваримости кормов, а также происходит нейтрализация некоторых токсинов и гибель их продуцентов. Продукт обрабатывают в пресс – экструдере при давлении до 40 атмосфер и температуре до 200 ºС. После этого из экструдера выходит вспученный, пористый продукт в виде жгута (стренга) диаметром 20-30 мм, с объемной массой 100-120 г/см3 и влажностью около 7-9%. В процессе экструдирования происходят глубокие деструктивные изменения в питательных веществах. Так крахмал расщепляется до декстринов и сахаров, протеины подвергаются денатурации.В результате такой комплексной обработке получают экструдант с приятным вкусом и запахом.
При такой уникальной обработке практически удваивается питательная ценность продукта. Кроме того, на процесс экструдирования практически не влияют такие факторы как влажность перерабатываемого продукта и засоренность семенами других культур и семенами сорняков – все идет в дело. Другими словами, минуя процесс сушки и сортировки, производится великолепный корм для скота. Единственное требование к сырью при экструдировании, это отсутствие земли, камней, соломы и прочего механического мусора. Даже обработка влажного залежалого зерна, уже имеющего запах аммиака, превращала зерносмесь в прекрасный корм. После экструдирования так называемых «мертвых отходов», оболочки гречки – десятилетиями накапливаемых на токах, получен корм для овец и свиней.
Сейчас же происходит то, что можно сравнивать с кормлением животных конфетами в свинцовой оболочке – животное усваивает лишь половину, поскольку почти вся энергия уходит на переваривание «обертки». В итоге, мы просто поддерживаем жизнедеятельность животных, добиваясь получения высокой продуктивности путем несоизмеримо высоких затрат. При экструдировании зерна и зерноотходов, половина работы желудка животного выполняется экструдером и поэтому энергия корма целиком идет на строительство организма животного и получения более дешевых показателей продуктивности.
Экструдированные корма незаменимы при выращивании молодняка животных: крупного рогатого скота, свиней, лошадей, кроликов и т.д.. Не секрет для практикующих ветврачей и зоотехников, что 90% гибели молодняка происходит из-за болезней кишечно-желудочного тракта, либо инфекций, занесенных через пищеварительную систему. Животное в раннем возрасте наименее защищено именно здесь. Так при неоднократных исследованиях экструдированого корма мы убеждались – корм практически стерилен после 3-4 месячного хранения в обычных складских условиях. Даже мясокостная мука – наиболее подверженная бактериальному осеменению, после экструдирования в составе смеси, при хранении не меняет своих свойств. При кормлении молодняка экструдантом гибель животных от кишечно-желудочных заболеваний снижается в 1,5-2 раза. Но и в дальнейшем при переходе на грубые корма животное в раннем возрасте, не измученное кишечными расстройствами, значительно обгоняет своих сверстников в росте.
При влажности комбикорма 12-14% естественное разложение витаминов происходит значительно интенсивнее, чем в экструданте (влажность 7-9%). При экструдировании воздействие высоких температур происходит по длительности 10-12 сек., за этот период времени витамины не подвергаются разрушению. Из практических наблюдений за животными, особенно поросятами, специалисты прекрасно знают, сколько комбикорма при кормлении на своих «пятачках» они выбрасывают в подстилку из кормушки, а это 5-8% от общего веса корма. С экструдированными кормами этого не происходит, поскольку животное не «зарывается» в корм, ему удобно поедать экструдант с поверхности кормушки. Экструдант, кроме того, обладает хорошими абсорбирующими свойствами, поэтому он может служить профилактическим средством при желудочно-кишечных расстройствах.
В некоторых случаях применение продуктов экструдирования является единственной разумной возможностью достижения окупаемости затрат и получения прибыли. Речь идет о молочном животноводстве. Для эффективной получения высокой молочной продуктивности, а без нее, при нынешних условиях производства, затраты на производство окупаются к единичных предприятиях, необходимо очень интенсивное кормление коров. Коров необходимо обеспечивать защищенным протеином и защищенным жиром.
Защищенный протеин не расщепляется в рубце, проходя его транзитом, и переваривается в тонком отделе кишечника. Благодаря этому основная масса высвободившихся аминокислот всасывается в кровь и используется в процессе синтеза белков молока.
Защищенный жир также проходит рубец транзитом и всасывается в тонком отделе кишечника в виде свободных жирных кислот. Это обеспечивает достаточный уровень обменной энергии, необходимый для высокой молочной продуктивности.
Чтобы иметь эти компоненты в кормах коровы необходимо покупать специальные белковые добавки, как правило произведенные процессом экструдирования сои. Или можно установить свою линию экструдирования сои, вырастив или купив исходное сырье. Излишнее масло при этом подлежит удалению при помощи маслопресса. Причем полученное масло является ценным дополнительным продуктом для реализации по высоким ценам.
В результате экструдирования сои в смеси с подсолнечным жмыхом получается уникальный продукт, содержащий в себе как перевариваемый в рубце, так и защищенный протеин, а также защищенный жир. Этот уникальный кормовой продукт широко используется в США.
Мы можем предложить Вам полные комплекты технологических линий экструдирования с использованием основных рабочих устройств (экструдеры, нормализующие шнеки, маслопресса, охладители) и вспомогательных устройств производства американских или европейских производителей (нории, шнеки, транспортеры, дробилки, уличные бункеры сырья, готовой продукции, оперативные бункеры). Мы имеем опыт и можем разработать для Вас системы полной автоматизации и визуализации технологических процессов (на базе процессов Siemens), электроснабжения и безопасности рабочих устройств. Оборудование доставим до Вашего склада и предложим услуги шеф-монтажных или монтажных работ. В дальнейшем обеспечим гарантийное и сервисное обслуживание.
basu-rus.com
Экструзия. Общее представление об экструзии
Экструзия - метод формования в экструдере для пленки изделий или полуфабрикатов неограниченной длины продавливанием расплава полимера через формующую головку с каналами необходимого профиля.
Термопластичный полимер в процессе экструзии, не претерпевая химических превращений, последовательно переходит сначала из твердого состояния (в виде гранул или порошка) в расплав, а затем вновь в твердое состояние - после выхода из формующей оснастки. Структуру твердого полимера составляют длинные молекулы (макромолекулы), свернутые в клубок или переплетенные между собой, формирующие высокоупорядоченные кристаллические или неупорядоченные аморфные образования. Отдельные фрагменты полимерных цепей находятся в непрерывном движении под действием тепловой энергии.
При нагреве, с возрастанием температуры, увеличивается подвижность молекул, разрушаются кристаллические образования, молекулы принимают клубкообразную или спиральную форму и начинают смещаться относительно друг друга. Полимер из твердого состояния переходит в расплав. У полимеров кристаллической структуры этот переход отвечает узкому интервалу температур, а у аморфных - широкому. В интервале между температурами плавления и разложения полимер находится в вязкотекучем состоянии. Именно в состоянии расплава материал экструдируется. Реальный интервал температур переработки несколько уже, чем интервал между температурой плавления и разложения, так как, с одной стороны, необходимо иметь достаточно подвижный расплав, а с другой стороны, необходимо избежать разложения полимера при экструзии.
Переработка полимерного материала экструзией осуществляется на специальных машинах - экструдерах.
Схема агрегата для производства рукавной пленки представлена на рисунке ниже:
Основными элементами экструдера являются обогреваемый цилиндр, шнек (с охлаждением или без него), сетки, размещаемые на решетке, и формующая головка. Технологический процесс экструзии складывается из последовательного перемещения материала вращающимся шнеком в его зонах: питания (I), пластикации (II), дозирования расплава (III), а затем продвижения расплава в каналах формующей головки.
Схема одношнекового экструдера
Основные типы шнеков
Деление шнека на зоны I-III осуществляется по технологическому признаку и указывает на то, какую операцию в основном выполняет данный участок шнека. Разделение шнека на зоны условно, поскольку в зависимости от природы перерабатываемого полимера, температурно-скоростного режима процесса и других факторов, начало и окончание определенных операций могут смещаться вдоль шнека, захватывая различные зоны или переходя из одного участка в другой.
Цилиндр также имеет определенные длины зон обогрева. Длина этих зон определяется расположением нагревателей на его поверхности и их температурой. Границы зон шнека I-III и зон обогрева цилиндра могут не совпадать. Для обеспечения успешного перемещения материала большое значение имеют условия продвижения твердого материала из загрузочного бункера и заполнение межвиткового пространства, находящегося под воронкой бункера.
Питание шнека зависит от формы частиц сырья и их плотности. Гранулы, полученные резкой заготовки на горячей решетке гранулятора, не имеют острых углов и ребер, что способствует их лучшей сыпучести. Гранулы, полученные холодной рубкой прутка-заготовки, имеют острые углы, плоское сечение среза, что способствует их сцеплению и, как следствие, худшей сыпучести. При длительной работе экструдера возможен перегрев цилиндра под воронкой бункера и самого бункера. В этом случае гранулы начнут слипаться и прекратится их подача на шнек. Для предотвращения перегрева этой части цилиндра в нем могут быть сделаны полости для циркуляции охлаждающей воды.
Зона питания I
Поступающие из бункера гранулы заполняют межвитковое пространство шнека зоны I и уплотняются. Продвижение гранул осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность корпуса цилиндра и о поверхность шнека. Поскольку поверхность контакта полимера с поверхностью шнека больше, чем с поверхностью цилиндра, необходимо уменьшить коэффициент трения полимера о шнек, так как в противном случае материал перестанет двигаться вдоль оси шнека, а начнет вращаться вместе с ним. В ряде случаев это достигается повышением температуры стенки цилиндра (нагревом) и понижением температуры шнека (охлаждением водой в зоне I).
В зоне I вследствие большого внешнего и внутреннего трения выделяется тепло, которое также расходуется на нагрев материала. В эту же зону подается тепло от нагревателей, расположенных по периметру цилиндра.
Если температура цилиндра такова, что начинается преждевременное плавление полимера у его стенки, то материал будет проскальзывать по этой поверхности, т.е. вращаться вместе со шнеком. Поступательное движение материала прекращается. При оптимальной температуре полимер спрессован, уплотнен и образует в межвитковом пространстве твердую пробку. Лучше всего, если такая скользящая пробка образуется и сохраняется на границе зон I и II. Свойства пробки во многом определяют производительность машины, стабильность транспортировки полимера, величину максимального давления и т.д.
Зона пластикации и плавления II
В начале зоны II происходит подплавление полимера, примыкающего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует на убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны I к зоне III, то возникающее давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, где и происходит плавление полимера.
Схема плавления пробки материала в зоне II в межвитковом сечении шнека
Схема плавления пробки материала в зоне II в межвитковом сечении шнека
В зоне пластикации пробка плавится также и под действием тепла, выделяющегося вследствие внутреннего, вязкого трения в материале в тонком слое расплава, где происходят интенсивные сдвиговые деформации, - материал пластицируется, интенсивно гомогенизируется.
Конец зоны II характеризуется распадом пробки на отдельные фрагменты. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону дозирования.
Зона дозирования III
Продвижение гетерогенного материала (расплав, частички твердого полимера) продолжает сопровождаться выделением внутреннего тепла, которое является результатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончательном плавлении остатков твердого полимера, усреднении вязкости и температуры расплавленной части. В межвитковом пространстве расплав имеет ряд потоков, основными из которых являются продольный и циркуляционный.
Величина продольного (вдоль оси шнека) потока определяет производительность экструдера, а циркуляционного - качество гомогенности полимера или смешения компонентов. В свою очередь продольный поток складывается из трех потоков расплава: прямого, обратного (обусловлен наличием сеток, оснастки, трения о поверхность цилиндра и шнека) и потока утечек (часть материала перетекает в направлении противотока в зазор между гребнем шнека и поверхностью цилиндра).
Течение расплава через сетки и формующую оснастку
Расплав вращающимся шнеком продавливается через фильеру, к которой прижаты металлические сетки. Сетки фильтруют, гомогенизируют и создают сопротивление движению расплава, на них теряется часть давления. Проходя через систему фильтрующих сеток, порции полимерного расплава с большей вязкостью задерживаются на сетках. Этого времени должно хватить для того, чтобы порция расплава достигла нужной температуры. Сверхвысокомолекулярные фракции полимера и различные примеси задерживаются сетками и через некоторое время они вместе с сеткой удаляются из цилиндра экструдера. Перепад давления на фильтрующих сетках служит показателем засорения, т. е. увеличения сопротивления сеток, и, следовательно, служит сигналом к их замене.
После прохождения сеток гомогенизированный расплав под остаточным давлением (5,0/35 МПа) продавливается в формующую оснастку и, приобретая определенный профиль, выходит практически под очень небольшим избыточным давлением из кольцевого зазора головки. Сменный инструмент (формующая оснастка) устанавливается на выходе из отверстия цилиндра. Материал продавливается через каналы экструзионной головки под действием давления, развивающегося в пространстве винтового канала шнека. Основные конструктивные элементы головок рассмотрим на примерах головок для производства рукавной пленки.
Любая головка имеет формующий канал, в данном примере кольцевой. Наружная поверхность рукава оформляется деталью, называемой мундштуком 3 (реже используют термины матрица, фильера). Внутренняя поверхность рукава оформляется дорном 1. Мундштук и дорн являются сменными инструментами головки.
Монтажная схема экструзионной головки
Экструзионная головка для экструзии ПЭНД
- дорн,
- рассекатель,
- мундштук,
- регулировочное кольцо,
- регулировочный болт.
Экструзионная головка для экструзии ПЭВД
- дорн,
- рассекатель,
- мундштук,
- регулировочное кольцо,
- регулировочный болт.
Расплав из экструдера через фильтр (набор сеток на фильере) подается в центральный канал головки 1, соединенный с несколькими расходящимися от него в радиальных направлениях цилиндрическими каналами 2. Из каждого радиального канала расплав попадает в кольцевую щель 4, по периметру которой распределяется коллекторным каналом 6, выполненным в теле дорна 3 по винтовой линии. Длина коллекторов такова, что распределенные по периметру щели осевые потоки от каждого из коллекторов взаимно перекрываются. Совмещаясь (суммируясь) на начальном участке щели 4а, в конце его (т. е. собственно в щели 4) они образуют единый монолитный кольцевой поток.
Как видно, поверхность стыка отдельных потоков ориентирована не радиально, а тангенциально, т.е. не пронизывает насквозь всю толщину стенки выходящего из головки рукава, что является важным преимуществом данной конструкции.
Схема головки с винтовыми коллекторами
Второе преимущество головки - развитая опора дорна 3 на корпусе 5 по большой поверхности с большим диаметром D. Это обеспечивает большую жесткость крепления дорна и, следовательно, соблюдение равенства высоты формующего канала по всему его периметру с большой точностью.
Наконец, третье преимущество - отсутствие развитого конического подводящего канала. Следовательно, в сотни раз меньше распределенное осевое усилие, действующее на дорн, и практически отсутствуют изгибающие моменты на нем из-за возможной неоднородности распределения этого усилия.
На рисунках представлены экструзионные головки, для производства пленок из ПЭНД и ПЭВД. Очевидно, что основное отличие этих конструкций заключается в том, что при экструзии ПЭНД дорн сужается в направлении выхода рукава из формующего канала, а в случае ПЭВД дорн, соответственно, расширяется.
Регулировка зазора формующего канала обеспечивается шестью и более в зависимости от диаметра головки болтами 5.
Источник: Линия по производству рукавной пленки: инструкция пользователя. Лебедев П.Г., Лебедева Т.М., Митина Л.Н.,
www.eximpack.com
