Выбор шнеков и конструкций экструдеров для нанесения покрытий

Page 1
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 9, 2010

27

Производство

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

К 

 экструдерам, применяемым для нанесения 
покрытий на провода, часто предъявляется 
требование перерабатывать несколько типов 

полимеров и/или одинаково работать в различных 
эксплуатационных режимах. Выбор соответству-
ющего типа шнека для оптимального удовлетворе-
ния комплексу требований является весьма важ-
ным шагом для оптимизации качества продукции и 
снижения издержек производства. За многие годы 
конструкции шнеков изменялись, и сегодня широко 
применяются в основном шнеки барьерного типа. 
Однако в некоторых случаях и другие, более про-
стые конструкции, разработанные ранее, могут эф-
фективно использоваться.

 В этой статье обсуждаются характеристики шне-

ков и экструдеров для современных технологиче-
ских процессов изготовления проводов и кабелей 
разнообразного назначения.

ДОЗИРУЮЩИЕ ШНЕКИ

Раньше конструктивно шнек представлял собой 

дозирующий винт, который достаточно хорошо обе-
спечивал переработку некоторых полимеров, одна-
ко с меньшей производительностью по сравнению с 
современными экструдерами, перерабатывающими 
различные полимеры (рис. 1, верхняя конструкция). 

Со временем дозирующие шнеки видоизменя-

лись, увеличивалась их прозводительность. В основ-
ном этот процесс носил характер проб и ошибок — 
испытывались и сравнивались шнеки с различными 
глубиной канала и длинами секций. Некоторые типы 
материалов с высоким уровнем наполнения хорошо 
перерабатывались с помощью дозирующих шнеков с 
глубоким каналом. Полупроводящий полиэтилен (PE) 
с поперечным сшиванием (XLPE) до сих пор пере-

Âûáîð øíåêîâ 
è êîíñòðóêöèé
ýêñòðóäåðîâ äëÿ 
íàíåñåíèÿ ïîêðûòèé 

Эдвард СТЮАРД,

 директор по технологии обработки компании Kuhne Corp., Ashaway, Rhode Island, USA

рабатывается шнеками этого типа. В переработке 
непроводящих материалов типа XLPE, а также мате-
риалов с небольшой степенью наполнения добавка-
ми, с помощью дозирующих шнеков были достигнуты 
пределы эффективности. Ее дальнейшее повышение 
стало возможным путем добавления смесительных 
секций (рис. 1, средняя часть), которые первоначаль-
но представляли собой ряды штырей, перекрываю-
щих до 50% поперечного сечения канала. 

СМЕСИТЕЛЬНЫЕ ШНЕКИ

Для смешения используется конструкция смеси-

тельного шнека Мэддока. В этом случае весь ма-
териал при переработке принудительно проходит 
через небольшие зазоры. Штыревые смесительные 
секции, как выяснилось впоследствии, не обеспечи-
вают такого хорошего прохождения потока расплав-
ленного материала, как это наблюдается при ис-
пользовании смесителя Мэддока. Эта конструкция 
со временем также подверглась усовершенствова-
ниям по сравнению с миксером, имеющим осевую 

Рис. 1. Три основные конструкции шнеков

ДОЗИРУЮЩИЙ ШНЕК

СМЕСИТЕЛЬНЫЙ ШНЕК МЭДДОКА

БАРЬЕРНЫЙ/СМЕСИТЕЛЬНЫЙ ШНЕК


Page 2
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 9, 2010

28

ориентацию канавки. В современных смесителях 
часто используется спиральная ориентация канала, 
и его контуры по глубине сделаны таким образом, 
чтобы улучшить протекание материала на их концах 
по сравнению с устаревшими более глубокими ка-
налами. Смесители с хорошим протеканием потока 
расплавленного материала используются для пере-
работки XLPE, PVC (поливинилхлорид) и других по-
лимеров. Протекающий через смесительную часть 
поток материала изменяет свой цвет (рис. 3).

Добавление смесительной секции позволило сде-

лать дозирующие шнеки с более глубокими канавка-
ми и тем самым повысить производительность при 
заданной скорости вращения. Увеличение сопро-
тивления продавливанию и зазора между шнеком и 
цилиндром экструдера в смесительной части долж-
но приводить к увеличению температуры расплава 
по сравнению со шнеком без смесительной секции. 
Если углубить каналы шнека и сохранить качество 
расплавленного материала за счет дополнительных 
затрат энергии, то шнек со смесителем обеспечит по-
вышение производительности при более низкой ско-
рости вращения. Скорость вращения шнека является 

Производство

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

параметром, который в наибольшей степени влияет 
на температуру расплава. Сравнение производитель-
ности при заданной температуре расплава указывает 
на выбор шнека со смесительной секцией, поскольку 
такая конструкция дает возможность использовать 
более глубокие каналы и меньшую скорость враще-
ния. Шнеки со смесительными секциями особенно 
хорошо подходят для использования в технологиче-
ских процессах (переработка поливинилхлорида, по-
лиэтилена  FPVC, PE  и т.д.), в которых допускается 
работа шнеков на повышенных скоростях. Более вы-
сокие скорости дают больше возможности для под-
держания качества расплавленного материала, когда 
каналы шнека имеют увеличенную глубину для мак-
симизации производительности.

БАРЬЕРНЫЕ ШНЕКИ

Конструкция барьерных шнеков (рис. 1, нижняя 

часть) обеспечивает лучшее продавливание рас-
плавленного материала и возможность дальнейше-
го увеличения глубины каналов, если используется 
смесительная секция. При повышенных скоростях 
вращения шнека стабильность продавливания рас-
плавленного материала обычно уменьшается при 
применении дозирующих шнеков, а при использо-
вании барьерных повышается эффективность плав-
ления и улучшается продавливание расплава. Если 
барьерный шнек сконструирован специально для 
определенного полимера и конкретного технологи-
ческого процесса, твердые куски (гранулы) материа-
ла могут удерживаться в одном канале, а плавление 
будет происходить в другом (рис. 2). 

Высокопроизводительные барьерные шнеки, как 

правило, имеют смесительные секции. Только в тех 
случаях, если не требуется высокая производитель-
ность и возможны неглубокие канавки, смеситель не 
нужен. Барьерная секция проектируется таким об-
разом, чтобы можно было управлять стабильностью 
продавливания экструдера, а смеситель не влиял 
бы на стабильность давления в конце его цилиндра. 
В течение многих лет на рынке предлагалось мно-
жество конструкций экструдерных шнеков, но опти-
мальным выбором является шнек барьерного типа в 
сочетании с обтекаемой и компактной смесительной 
секцией. Смеситель обычно имеет длину, равную 
двум диаметрам шнека. Более того, он должен быть 
спроектирован так, чтобы зазор между витками 
шнека и цилиндром экструдера имел минимальную 
величину для обеспечения хорошего качества рас-
плава и смешения. 

ПОЛИВИНИЛХЛОРИД (PVC)

При производстве проводов могут использовать-

ся различные типы поливинилхлорида — от мягкого 
до полужесткого. Для более мягкого PVC необходим 

Рис. 3. Типовой экструдерный шнек

Рис. 2. Внутренний вид смесительного

 элемента одношнекового экструдера

СХЕМА РАСПЛАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА В ОДНОШНЕКОВОМ 

ЭКСТРУДЕРЕ

НАГРЕТЫЙ ЦИЛИНДР

НАПРАВЛЕНИЕ ЭКСТРУЗИИ

КАНАЛ ШНЕКА

ЗАГРУ-
ЖЕННОЕ 
СЫРЬЕ

КАМЕРА С РАСПЛАВОМ

ЗАЗОР МЕЖДУ

 ШНЕКОМ 

И ЦИЛИНДРОМ

ПЛЕНКА 

РАСПЛАВА


Page 3
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 9, 2010

29

шнек с менее глубокими каналами и смеситель с 
большим зазором между вершиной витка и цилин-
дром экструдера или с барьерной секцией для обе-
спечения полного выхода расплавленного материа-
ла из экструдера. В базовой конструкции шнеков 
(дозирующего типа) первоначально по всей длине 
винта делались сквозные отверстия. Для обеспече-
ния полного расплавления полимерного материала 
при умеренных скоростях вращения шнека исполь-
зовалось его принудительное охлаждение (посред-
ством циркуляции воды внутри винта). Без водяно-
го охлаждения старые дозирующие шнеки не могут 
обеспечить полное расплавление ПВХ, при этом 
экструдат может содержать комки и /или он будет 
плохо перемешан. Использование смесительной 
секции и изменение конструкции шнека позволили 
отказаться от водяного охлаждения, что привело к 
повышению производительности. Система водяного 
охлаждения внутри шнека требовала техническо-
го обслуживания, и ее использование приводило 
к снижению продавливающей способности шнека 
на величину до 50% по сравнению с неохлажда-
емым шнеком. В настоящее время шнеки с водяным 
охлаждением редко используются, в основном при-
меняют смесительные шнеки или шнеки типа барь-
ерный/смесительный. 

Цилиндры экструдеров обычно охлаждаются 

воздухом, при диаметре шнека 3,5 или 4,5 дюйма; 
в больших установках используются шнеки диаме-
тром 6 дюймов или более — в таких случаях исполь-
зуется водяное охлаждение. В целом, применение 
водяного охлаждения в больших машинах является 
вполне оправданным. При любой возможности ис-
пользуется водяное охлаждение из-за простоты и 
удобства техобслуживания. Шнеки обычно изготав-
ливаются из высококачественной стали (например 
AISI 4140), и витки, как правило, упрочняются на-
плавлением из материала, выбранного для внутрен-
него покрытия цилиндра экструдера. Материалы, из 
которых изготавливаются цилиндры и шнеки, часто 
содержат карбид вольфрама для обеспечения боль-

шего срока службы при использовании их для пере-
работки материалов типа PVC с наполнителями в 
процессе нанесения покрытий на провода. В боль-
шинстве установок для переработки PVC использу-
ются экструдеры с отношением длина/диаметр 24:1, 
шнеками диаметром 4,5 дюйма и моторы мощно-
стью от 150 до 200 л.с. с максимальной скоростью 
вращения шнека 100 об/мин.

ПОЛИЭТИЛЕН (РЕ)

К полиэтилену относится большое семейство 

продуктов, включающее LDPE, MDPE, HDPE (по-
лиэтилен низкой, средней и высокой плотности 
соответственно) и MPEs (группа металлоценовых 
полиэтиленов). Эти материалы перерабатывались 
шнеками различных типов — от дозирующих до 
смесительных, а в настоящее время перерабаты-
ваются шнеками барьерного/смесительного типов. 
Дозирующие шнеки использовались без водяного 
охлаждения, поскольку при переработке ПЭ с во-
дяным охлаждением не достигались такие же поло-
жительные результаты, как при переработке PVC. В 
течение продолжительного времени предпочтение 
отдавалось шнекам дозирующего/смесительного 
типов, но применение современных шнеков барьер-
ного/смесительного типов дает лучшие результаты 
(если шнеки сконструированы надлежащим обра-
зом). Для переработки полиэтиленов (MD, HD, LLD, 
многие типы mPE) необходимо использовать экс-
трудеры с малой величиной зазора между витками 
шнека и цилиндром экструдера (с более глубокими 
каналами), независимо от типа конструкции шнека. 
В экструдере со шнеком диаметром 4,5 дюйма, при 
отношении длины цилиндра экструдера к диаметру 
шнека 24:1, может использоваться мотор мощно-
стью 150 л.с., который обеспечивает максималь-
ную скорость вращения шнека 100 об/мин. В то же 
время для переработки полиэтиленов, обладающих 
большей вязкостью, необходимы моторы мощно-
стью 200 или даже 250 л.с., обеспечивающие мак-
симальную скорость вращения шнека 100 об/мин. 
При переработке PVC в экструдере должно исполь-
зоваться воздушное охлаждение, если диаметр 
шнека — до 4,5 дюйма, или водяное охлаждение, 
если диаметр шнека — 6 дюймов или более. Шнек 
должен быть изготовлен из высококачественной 
стали с наплавлением упрочняющего материала 
на виток шнека для обеспечения требуемой изно-
соустойчивости. Для переработки HDPE исполь-
зуются разнообразные конструкции шнеков — от 
подвергнутых закалке до шнеков, для упрочнения 
которых использовалось наплавление различных, 
устойчивых к истиранию, современных материа-
лов. Полиэтилены LLDPE и MDPE ведут себя по-
добно полиэтилену HDPE и перерабатываются по 

Рис. 4. Три конструкции шнеков 

для экструзии резины

ДВУХВИТКОВЫЙ ШНЕК

ШНЕК С ПЕРЕМЕННЫМ ШАГОМ

БАРЬЕРНЫЙ ШНЕК ДЛЯ РЕЗИНЫ

Производство

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ


Page 4
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 9, 2010

30

схожим сценариям. Семейство полиэтиленов mPE 
отличается разнообразием степени вязкости, что 
требует тщательного выбора конструкции шне-
ков для каждого конкретного случая. В некоторых 
случаях используется достаточно большой момент 
кручения, что приводит к нестабильности распла-
ва вдоль шнека. Для переработки таких материа-
лов необходимо выбирать шнеки барьерного типа 
с таким расположением барьерной секции, при ко-
тором предотвращается раннее возникновение не-
стабильностей расплава.

ПОЛИПРОПИЛЕН (РР)

Переработка полипропилена осуществляется 

с меньшей эффективностью по сравнению с по-
лиэтиленом. Эффективность загрузки и плавления 
ниже, что приводит к снижению производительности 
до 40% по сравнению с полиэтиленом при том же 
самом шнеке. Гомополимеры по сравнению с сопо-
лимерами перерабатываются немного хуже, но оба 
типа материала характеризуются заметно меньшей 
эффективностью экструзии по сравнению с поли-
этиленом. Экструдеры для переработки полипро-
пилена часто имеют большую длину, соответству-
ющую пропорции 24:1, поскольку производитель-
ность увеличивается почти линейно с увеличением 
длины цилиндра экструдера. Экструдер 30:1 по срав-
нению с экструдером 24:1 обладает производитель-
ностью, большей примерно на 20—25%. Экструдер 
30:1 будет обладать еще большей производитель-
ностью. Оптимальным типом шнека в этой ситуации 
будет барьерный/смесительный шнек, который бу-
дет иметь отличия от шнеков для переработки поли-
этилена или поливинилхлорида в начальной барьер-
ной точке и в объеме канала для расплава. Раньше 
использовались дозирующие шнеки, а в более позд-
нее время — шнеки смесительного типа (как и для 
переработки полиэтилена).

НЕЙЛОН

К наиболее распространенным разновидностям 

нейлона относятся nylon-6 и nylon-6/6. Для дости-
жения наибольшей производительности экструдера 
определенного типа обе эти марки нейлона лучше 
всего перерабатываются с помощью шнеков барьер-
ного/смесительного типов. При невысокой произво-
дительности можно использовать дозирующие шне-
ки или барьерные шнеки без смесительной секции. 
При переработке вышеупомянутых марок нейлона 
характеристики экструзии имеют небольшие раз-
личия, но можно сконструировать один шнек, при-
годный для переработки обеих марок нейлона неза-
висимо от того, какой именно тип шнека выбран. В 
экструдерах для нейлона обычно используется воз-
душное охлаждение, даже в больших экструдерах, 

поскольку применяются более высокотемператур-
ные режимы, а с помощью воздуха можно регулиро-
вать надлежащим образом температуру и в больших 
экструдерах. Для изготовления шнеков и цилиндров 
экструдеров используются такие же металлы, как 
для переработки полиэтилена или поливинилхлори-
да. На конце экструдера для обеспечения нагрева 
предпочтительно использовать зажимные кольца 
или нагревательные фланцы, поскольку для ней-
лона характерна повышенная температура плавле-
ния. Целесообразно использовать короткую полость 
в сердечнике (на три первых витка) на тот случай, 
когда происходит сгущение расплава из-за недо-
статочности охлаждения в данном экструдере. Это 
особенно важно в случаях замедления или остано-
вок во время работы линии, на которой изготавлива-
ется провод с покрытием. Охлаждение первых трех 
витков шнека (они расположены в зоне загрузки) не 
влияет на производительность, как это наблюдается 
при охлаждении шнека по всей длине, но помогает 
предотвратить преждевременное расплавление ней-
лона, который может налипать на основание шнека 
и либо снизить производительность, либо привести 
к полной остановке экструдера.

ФТОРПОЛИМЕРЫ 

Это семейство материалов требует высоких тем-

ператур при переработке, при этом шнеки и цилин-
дры экструдеров должны быть изготовлены из кор-
розионноустойчивых материалов. Шнеки обычно 
изготавливаются из сплавов Hastelloy или Inconel 
с высоким содержанием никеля, и, как показала 
практика, они обладают хорошей устойчивостью к 
воздействию фторидов, которые должны удалять-
ся в процессе экструзии. Материалы, из которых 
изготавливаются фильера и внутреннее покрытие 
цилиндра экструдера, также должны содержать 
много никеля. Охлаждение обычно воздушное, по 
всей длине шнека. Для нагрева используются, как 
правило, нагревательные элементы из другого ма-
териала. Обычно в экструдерах используются литые 
алюминиевые нагреватели, которые не могут полно-
ценно работать во всем требуемом для переработки 
фторполимеров диапазоне температур. Вместо них 
целесообразно использовать бронзовые или кера-
мические нагреватели. Типы используемых шнеков — 
дозирующие или дозирующие/смесительные. Как 
правило, экструдеры работают с умеренной произ-
водительностью в соответствии с требованиями к 
расплаву на выходе фильеры. При умеренной про-
изводительности и небольших скоростях вращения 
шнека, как показала практика, дозирующие шнеки 
обеспечивают достаточную стабильность продав-
ливания. Шнеки для фторполимеров не слишком 
прочные, и поэтому существует необходимость про-

Производство

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ


Page 5
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 9, 2010

31

верять их способность выдерживать прилагаемые 
вращательные усилия для того, чтобы минимизиро-
вать возможность поломки.

РЕЗИНА 

К резинам относятся EPR, EPDM, натуральный 

каучук и разнообразные многокомпонентные смеси. 
Резины могут использоваться в гранулах, но чаще 
всего в виде полосок. В последнем случае на экстру-
дере необходима специальная загрузочная секция и 
приводной ролик для подачи резины на соответству-
ющую секцию шнека, которая имеет достаточно боль-
шую длину и удвоенную глубину канала. Шнеки — 
или дозирующего типа с глубоким каналом или ба-
рьерного без смесительной секции. Барьерная сек-
ция не отделяет расплав от твердого материала, что 
обычно для экструдеров, перерабатывающих поли-
меры, поскольку в действительности резина не пла-
вится. Резина размягчается под воздействием тепла 
и энергии продавливания, а барьерная секция спо-
собствует приведению материала в однородное по 
температуре состояние (она работает как зона по-
степенного смешения). Барьерный шнек уменьшает 
влияние любой нестабильности процесса загрузки и 
обеспечивает улучшение консистенции продавлива-
емого материала подобно тому, как это происходит в 
зоне экструзии при переработке полимеров. При ра-
боте с гранулированной резиной нет необходимости 
в загрузочных прокатных валках, но определенные 
преимущества в этом случае можно получить, ис-
пользуя конструкцию шнеков с глубокими каналами 
и небольшой величиной зазора между гребнем шне-
ка и цилиндром экструдера, как при загрузке резины 
в виде полосок. В большей части экструдеров для 
переработки резины используется водяное охлаж-
дение, поскольку рабочие температуры в цилиндре 
экструдера достаточно низкие (150—200

о

 F), а при 

таких условиях эффективность воздушного охлаж-
дения невелика. Резина обычно имеет большую 
вязкость, а в экструдере при этом необходимы боль-
шие крутящие усилия. Например, для 4,5-дюймово-
го экструдера требуется мотор мощностью 150 л.с. 
при максимальной скорости вращения шнека 
50 об/мин. Поскольку в действительности резина не 
расплавляется, а ее природная большая вязкость 
требует повышенных энергозатрат, в большинстве 
машин для переработки резины используются бо-
лее короткие цилиндры экструдеров по сравнению 
с переработкой пластиков. В типовом оборудовании 
отношение длины цилиндра к диаметру шнека долж-
но быть 15:1 или 20:1, в то время как в машинах для 
переработки пластиков это отношение равно 24:1 
или 30:1. Шнек делается полым, а для регулирова-
ния его температуры используется горячая вода или 
нагретое масло. При экструзии резины регулировка 

температуры позволяет осуществлять управление 
качеством экструдата. 

Силикон относится к семейству резин, и при его 

переработке используются еще более низкие тем-
пературы цилиндра экструдера (50—60

о

 F). В этих 

условиях для охлаждения шнека используется вода. 
Сами шнеки, как правило, имеют конструкцию до-
зирующего типа, аналогичную конструкции двух-
витковых или одновитковых шнеков с уменьшенной 
высотой витка, когда допустимо повышенное давле-
ние в фильере (рис 1, фиг. 1 и 3). Длина экструдеров 
для переработки силикона еще меньше по сравне-
нию с переработкой резины и лежит в диапазоне 
L/D=(8-12):1. Силикон обычно загружается в экстру-
дер в виде полосок, при этом, как правило, исполь-
зуются прокатные валки. В машинах ранних поколе-
ний прокатные валки не использовались, в то время 
как эффективная прокатка исходного сырья облег-
чает процесс управления загрузкой и обеспечивает 
повышенную управляемость стабильностью продав-
ливания перерабатываемого материала. 

ПОЛИУРЕТАН

Уретаны различаются по величине твердости. 

Это различие влияет на правильный выбор значения 
зазора между вершиной витка шнека и цилиндром 
экструдера, определяющего возможность полного 
расплавления экструдата и получения гладкой по-
верхности материала на выходе. Многокомпонент-
ные уретаны характеризуются набором дюроме-
тров, из которого формируется конечный дюрометр, 
что затрудняет работу шнека, поскольку необходи-
мо плавить и смешивать компоненты с различной 
вязкостью. При переработке уретана часто трудно 
обеспечить хорошую стабильность продавливания 
расплавленной смеси. Проблемы преждевременно-
го расплавления, связанные с плавлением твердого 
материала в зоне загрузки, являются характерными 
и при переработке многих типов полиуретана. При 
этом лучшим способом обеспечить хорошую ста-
бильность продавливания является использование 
правильно сконструированного шнека барьерного 
типа. Дозирующие шнеки должны иметь дозиру-
ющую секцию большой длины. Это обеспечивает хо-
рошую возможность достижения нужной стабильно-
сти продавливания за счет демпфирования имевших 
место изменений давления продавливания. Однако 
это не позволяет полностью исключить проблему не-
стабильности давления, в то время как с помощью 
барьерного шнека эта проблема решается. Для пе-
реработки полиуретанов необходимы повышенные 
крутящие моменты — от средних до высоких значе-
ний, в некоторых случаях как при переработке по-
лиэтиленов HDPE или LLDPE (линейный полиэтилен 
низкой плотности).

Производство

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ


Page 6
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 9, 2010

32

ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ЭЛАСТОМЕРЫ 

(TPE ИЛИ TPR)

Если в основе этих материалов использован по-

липропилен, то выбор конструкции шнеков произво-
дится так же, как и при переработке полипропилена 
(рассматривалось выше). Если основой ТРЕ являет-
ся полиэтилен, то при выборе типа шнека руковод-
ствуются соображениями, рассмотренными выше в 
информации о полиэтилене. Поскольку существует 
обширное семейство материалов с разными зна-
чениями вязкости, то для переработки конкретного 
типа материала следует подбирать необходимое 
значение величины зазора между вершиной витка 
шнека и цилиндром экструдера.

ОГНЕСТОЙКИЕ КОМПАУНДЫ 

При использовании огнестойких добавок и на-

полнителей следует тщательно подходить к выбору 
типа шнека и учитывать необходимость упрочнения 
как цилиндра экструдера, так и шнека. Как пра-
вило, необходимо использовать шнеки барьерно-
го/смесительного типа и обеспечить небольшой за-
зор между вершиной витка шнека и цилиндром экс-
трудера. Раньше использовались дозирующие или 
дозирующие/смесительные шнеки с глубокими ка-
налами, которые вполне удовлетворительно работа-
ли на низких оборотах, что часто было единственной 
возможностью из-за термочувствительности этих 
материалов. Когда температура многих огнеупор-
ных материалов достигает 400

о

 F, тепловая реакция 

вызывает выделение газов. При этом в продукте на 
выходе экструдера могут появляться пузырьки. Как 
и для большинства материалов с высокой вязко-
стью, лучшим выбором типа шнека является шнек, 
который обеспечивает минимальный зазор между 
вершиной витка и цилиндром экструдера, величи-
на которого все еще позволяет получать хорошее 
качество расплава. Типичной особенностью экстру-
деров, определяемой необходимостью переработ-
ки материалов с высокой абразивностью применя-
емых наполнителей, является использование упроч-
нения шнеков и цилиндров экструдера карбидом 
вольфрама. 

 

СШИТЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН (XLPE)

Переработка этих материалов требует тщатель-

ного подхода к выбору шнеков для экструдеров. По-
лупроводящие материалы XLPE обычно перераба-
тываются с помощью дозирующих или дозиру-ющих/
смесительных шнеков, которые дают вполне удо-
влетворительные результаты с точки зрения обеспе-
чения необходимого качества расплава и устойчиво-
го режима его продавливания. Черные углеродные 
добавки, обеспечивающие полупроводящие свой-
ства, облегчают процесс плавления за счет улуч-

шения теплоотдачи в полимер, продавлива-емый по 
длине экструдера. Расплавление происходит ста-
бильно, что повышает производительность по срав-
нению с переработкой исходного ПЭ полимера.

 Полупроводящие материалы XLPE обычно пере-

рабатываются в экструдерах с коротким цилиндром, 
как правило, типоразмера 20:1 и реже 15:1 (отно-
шение L/D). Непроводящие материалы XLPE лучше 
всего перерабатываются с помощью барьерных/
смесительных шнеков с отношением диаметра шне-
ка к длине цилиндра экструдера 24:1 при средних 
или малых величинах зазора между витком шнека и 
цилиндром экструдера. На витки шнека наплавляет-
ся упрочняющий материал, обычно упрочнение тре-
буется при экструзии HDPE или LLDPE.

При переработке нескольких полимеров с помо-

щью одного шнека необходимо тщательное рассмо-
трение особенностей экструдеров, предназначенных 
для нанесения покрытия на провода. Лучше всего 
для этой цели подходят современные барьерные 
шнеки, но и в этом случае остаются ограничения при 
расширении ряда перерабатываемых материалов. 
Шнеки дозирующего типа также позволяют пере-
рабатывать разные материалы, но результаты экс-
трузии будут хуже, чем при использовании шнеков 
барьерного типа. При принятии решения в процессе 
выбора оптимальной конструкции шнека необходи-
мо рассматривать такие факторы, как типы перера-
батываемых полимеров, выходная производитель-
ность, требуемая эффективность продавливания и 
необходимые величины давления на конце шнека.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

Поскольку невозможно выбрать одну-единст-

венную конструкцию шнека, которая подходила бы 
для всех возможных случаев, опыт переработки 
конкретного полимера дает возможность рекомен-
довать определенный тип шнека, который может 
обеспечить выполнение требований к производи-
тельности экструдера и стабильности продавлива-
ния расплавленного материала. 

Когда необходимо перерабатывать разные мате-

риалы с помощью одного шнека, следует установить 
допустимые пределы ухудшения качества перера-
ботки материала для того, чтобы быть уверенным 
в правильности сделанного выбора. При принятии 
решения о выборе оптимальной конструкции шнека 
необходимо принимать во внимание типы перераба-
тываемых полимеров, требуемую величину произво-
дительности, стабильность продавливания и прием-
лемое значение давления на конце шнека.

Журнал Wire Journal International, June 2009

Перевод — Святослав ЮРЬЕВ

Производство

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ


Читать онлайн

К экструдерам, применяемым для нанесения покрытий на провода, часто предъявляется требование перерабатывать несколько типов полимеров и/или одинаково работать в различных эксплуатационных режимах. Выбор соответствующего типа шнека для оптимального удовлетворения комплексу требований является весьма важным шагом для оптимизации качества продукции и снижения издержек производства.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»