Зміст, чищення та експлуатація екструзійних головок
Як правило, екструзійні головки є дорогими, високоточними інструментами екструзійної лінії, які вимагають обережного і акуратного поводження, важливість якого часто недооцінюється операторами. Щоб уникнути пошкодження, які можуть призводити до незапланованих та дорогих простоїв [1, 2] обладнання, необхідно правильно експлуатувати голівки та вживати превентивних заходів щодо забезпечення їх працездатності протягом максимально можливого часу.
Основною причиною пошкодження екструзійних головок є людський фактор, особливо недбале або неправильне поводження при експлуатації, обслуговуванні, чищенні або в процесі регулювання під час роботи. Тому персонал, який виконує експлуатацію та обслуговування екструзійних головок, має бути добре навчений [1,2].
Оператор повинен вчитися розуміти основні функції головки та знати, як зміни температури та налаштування вихідного отвору або регулюючої планки можуть впливати на якість кінцевого продукту. Крім того, оператор повинен звертати увагу на джерела помилок та умови, за яких вони виникають.
Оператор повинен усвідомлювати важливість хорошого контакту між термопарою або стрічковим нагрівачем і головкою та визначати, де саме може бути джерело неполадок в екструзійній лінії. Наприклад, при пульсуючому виході розплаву з екструдера не слід безперервно переміщати регулюючу планку щілинної екструзійної головки, оскільки це призводить до її прискореного зношування. (Як
правило, такі системи не призначені для подібних цілей. Також оператор екструзійної лінії повинен вміти інтерпретувати значення тиску, заміряні на вході голівку, і оцінювати їх у порівнянні з заданим критичним значенням. Крім того, йомунеобхідно навчитися уникати різких змін налаштувань між двома точками регулювання на виході з екструзійної головки та у місці встановлення регулюючої планки, а виконувати необхідні зміни також у сусідніх зонах. Порушення цього правила призводить до руйнування болтів, зриву різьблення або заклинювання регулюючої планки.
Необхідно також помститися, що, щоб уникнути утворення подряпин і вм'ятин на виході з голівки, видаляти розплав з вихідного отвору необхідно за допомогою шпильок, виготовлених з м'якого матеріалу (міді, бронзи, м'якого алюмінію). З цього випливає, що і розміри отвору на виході з голівки повинні перевірятися спеціальним калібром, виготовленим, наприклад, з бронзи. Навіть найменші мітки на кромках вихідного отвору головки викликають сліди на поверхні екструдата, що знижують якість кінцевого продукту.
При частій зміні налаштувань головок, як, наприклад, при екструзії плоских плівок та листів, подібну роботу рекомендується доручати спеціально навченому персоналу. Ці працівники повинні бути добре знайомі з конструкцією та принципами функціонування кожної з головок, що використовуються, і мати всю необхідну для роботи технічну документацію (креслення, інструкції зі складання та розбирання, специфікації). Перед початком експлуатації нової головки рекомендується надати працівникам можливість ознайомитися з її конструкцією та попрактикуватися у її розбиранні та складання [1].
Розбирання, збирання, чищення та сервісне обслуговування головок повинні проводитись у спеціально відведеному місці, на якому відсутні будь-які грубі предмети, здатні пошкодити деталі головки. Це має бути чиста зона, фанерована гофрокартоном і обладнана невеликим підйомним пристроєм. Якщо переміщення головки проводиться за допомогоюблоків або талей, завжди існує ризик пошкодження головки вільно звисаючими кінцями ланцюга, тому, щоб усунути цей ризик, слід розглянути можливість використання прядив'яних мотузок замість металевих ланцюгів.
Робоча ділянка повинна бути обладнана необхідними інструментами (викрутки, динамометричні гайкові ключі), скребками з м'яких матеріалів (бронзи, міді, м'якого алюмінію), матеріалами для чищення та полірування. Бажано, щоб на ділянці була можливість підключення головки до джерела електроенергії, що дозволить суттєво скоротити час, необхідний на зміну головки, та буде корисною для перевірки нагрівальних елементів. Устаткування такого місця складається з деякої кількості електричних висновків до зон нагріву, а також одного виводу для терморегулятора (зазвичай цього достатньо). Індивідуальні терморегулятори для всіх нагрівачів головки зазвичай не потрібні [1,2], але це залежить від розмірів головки.
Якщо головку потрібно очистити повністю, необхідно послабити затяжку основних болтів, але не викручувати їх повністю, поки головка ще приєднана до екструдера. Слід послабити затягування лише тих болтів, які дозволяють повністю відкрити доступ до каналу екструзійної головки.
Розбирання головок слід проводити лише у нагрітому стані. Працювати необхідно швидко, щоб уникнути передчасного охолодження або подулка - нізації розплаву. Гумові суміші мають низьку адгезію до металу та їх можна легко видалити зі стінок каналу. Термопласти можна видаляти з поверхні каналу шляхом подачі струменя стисненого повітря в місця контакту між матеріалом і гарячою головкою, або вручну за допомогою м'якого скребка. Залишки смоли можна зняти бронзовою або мідною щіткою, але ніколи не слідзастосовувати для очищення головки сталевих предметів. Іноді корисними виявляються розчинники та побутові миючі засоби, проте їхній вплив необхідно попередньо перевірити на будь-якій невідповідальній ділянці голівки.
При використанні електродриля з бронзовими насадками існує ризик пошкодження хромового покриття поверхні каналу або ненавмисне невелике округлення кромок. Ущільнюючі поверхні екструзійної головки слід чистити плоскими дрібноабразивними шліфувальними кругами або тонкою шкіркою на тканинній основі [1,2].
Крім ручних способів очищення, можна використовувати соляні ванни, в яких гарячий розплав солі азотної кислоти (нагрітий приблизно до 400-500 °С) руйнує залишки полімерного розплаву за рахунок окислення і видаляє продукти розпаду. Однак, цей процес не можна застосовувати, якщо поверхня каналу має хромове покриття [3,4]. Очищення може проводитися шляхом випаровування залишків розплаву в киплячому шарі частинок алюмінію, нагрітих приблизно до 550 °С. Все частіше для термічного чищення застосовують вакуумні печі для піролізу. При такому чищенні великі частинки матеріалу краплями стікають в піддон, що охолоджується, де тверднуть, а інші залишки випаровуються і видаляються з потоком відпрацьованої води. Перед вибором цього процесу важливо з'ясувати, який вплив мають високі температури на конструкційний матеріал головки, і чи призводять вони до зниження його механічної міцності [3]. Крім того, необхідно враховувати вимоги місцевого законодавства щодо шкідливих викидів в атмосферу та стічних вод.
На додаток до сказаного можливе повільне та обережне видалення залишків розплаву за допомогою киплячого розчинника [3]. Фільєри для виготовлення тонких волокон часто очищають ультразвуком [5]. При виборіПридатного методу очищення рекомендується завжди проконсультуватися з розробником екструзійної головки [33].
Перед складання поверхня каналу екструзійної головки повинна бути відполірована до дзеркального блиску. Після цієї операції необхідно ретельно обстежити хромове покриття, особливо, коли головка використовується для переробки ПВХ. Найдрібніші нерівності та подряпини можна видалити вручну полірувальними пастами. Якщо поверхні головки завдано більш серйозних пошкоджень, необхідно оцінити, який вплив вони вплинуть на результат екструзії. Більш серйозні пошкодження можна усунути, наприклад, наварювання покриття з подальшою механічною обробкою [1,2,6].
Перед збиранням поверхню каналу екструзійної головки рекомендується покрити тонким шаром силіконового мастила. Це робиться для захисту поверхні каналу на випадок тривалого зберігання і, крім того, наявність мастила полегшує перебіг по каналу щодо холодного розплаву, що ще не розігрівся в період запуску екструдера до робочої температури [1,6].
Цілком можливо, що поверхні каналу в процесі збирання стикаються один з одним. Щоб уникнути пошкоджень, рекомендується помістити між ними аркуш паперу або пластикової плівки [1].
При складанні всі болти, поверхні, що контактують з болтами, і різьблення повинні бути змащені високотемпературним мастилом, наприклад, молібденовим або графітовим, для полегшення загвинчування в процесі експлуатації головки і при подальшому її розбиранні. Якщо головка не розбирається протягом тривалого часу, рекомендується перевірити і при необхідності замінити окремі болти та нанести на них мастило [2].
Болти слід затягувати після того, як головка жорстко приєднана до циліндра екструдера та нагріта до робочоїтемператури. При затягуванні болтів необхідно використовувати динамометричний гайковий ключ і стежити, щоб момент затяжки відповідав значенням, рекомендованим розробником головки. Крім цього, обслуговуючий персонал повинен перевірити якість контакту між нагрівачами, термопарами та корпусом головки. Крім того, термопари повинні бути відкалібровані.
У роботі [1] рекомендується повністю розбирати головку для її очищення та перевірки кожні 6 місяців. Усі деталі головки (гвинти, болти, патронні нагрівачі, електричні роз'єми та ін.), що отримали пошкодження, повинні бути замінені. Однак періодичність такого профілактичного обслуговування залежить від властивостей матеріалу, що переробляється. Наприклад, на деяких заводах з переробки I1BX, екструзійні головки очищаються та обслуговуються після кожних п'яти робочих днів. У багатьох випадках, особливо при екструзії плоских плівок і листів, дуже зручно мати в запасі другу екструзійну голівку, чисту та попередньо нагріту. Це дозволяє звести до мінімуму простої при переході на виробництво нового виду продукції або коли пошкодження вимагає розбирання головки для його усунення [1,2].