Технология
В современном производстве полимерных изделий критически важна не только конечная функциональность продукта, но и эффективность самого технологического процесса. Традиционные методы экструзии, хотя и зарекомендовали себя как надёжные, зачастую сталкиваются с ограничениями: неравномерностью структуры материала, образованием внутренних напряжений, сложностями при создании пористых структур с заданными свойствами.
Компания «ФМ Калан» предлагает решение, преодолевающее эти ограничения, — технологию пневмоэкструзии. Этот инновационный метод позволяет создавать изделия с уникальной волокнисто‑пористой структурой, что открывает новые возможности в сферах фильтрации, дренажа и аэрации.
Применение пневмоэкструзии даёт возможность производить широкий спектр продукции:
- воздушные фильтры для промышленных и бытовых систем вентиляции;
- фильтры для воды (в т. ч. для скважин и вибрационных насосов);
- дренажные трубы для сельского хозяйства, строительства и ландшафтного дизайна;
- трубчатые и дисковые аэраторы для очистных сооружений, аквариумов и прудов;
- биозагрузку для систем биологической очистки стоков.
Благодаря точному контролю параметров процесса и гибкости настройки, продукция, созданная методом пневмоэкструзии, отличается высокой прочностью, долговечностью и оптимальными эксплуатационными характеристиками. Это делает технологию особенно ценной для отраслей, где надёжность и эффективность фильтрующих и аэрирующих элементов играют ключевую роль.
Что такое пневмоэкструзия?
Пневмоэкструзия — это передовой метод формования волокнисто‑пористых полимерных материалов, который сочетает принципы классической экструзии и воздействия закрученного потока горячего сжатого воздуха. В отличие от традиционных способов, где расплав полимера продавливается через формующее отверстие (фильеру), в пневмоэкструзии струя расплава подхватывается и вытягивается струёй горячего воздуха.
Ключевое отличие от классической экструзии заключается в механизме формирования изделия:
- В классической экструзии расплав продавливается под давлением шнека через головку, формируя изделие с плотной, монолитной структурой.
- В пневмоэкструзии расплав вытягивается в тонкие волокна под действием горячего сжатого воздуха, которые затем наслаиваются на оправку, создавая пористую структуру с регулируемым размером пор.
Суть процесса сводится к тому, что полимерные волокна, формируемые в потоке горячего воздуха, равномерно наслаиваются на вращающуюся оправку (барабан), образуя на её поверхности волокнисто‑пористое покрытие в виде трубы или полотна. Взаимодействие волокон с закрученным потоком воздуха обеспечивает оптимальный температурный режим: расплав охлаждается ровно настолько, чтобы сохранить форму нити, но остаётся достаточно пластичным для соединения с соседними волокнами в местах контакта.
Основные компоненты системы пневмоэкструзии:
- Экструдер с бункером для загрузки гранулированного сырья (ПВД 158 или полипропилена) и шнеком для транспортировки и гомогенизации расплава.
- Головка экструдера со встроенным устройством подачи закрученного потока горячего сжатого воздуха.
- Формообразующая оправка (барабан), которая вращается и совершает возвратно‑поступательное движение для равномерного наслаивания волокон.
- Система охлаждения (орошение холодной водой) для фиксации структуры готового изделия.
- Устройство отрезания для формирования элементов заданной длины.
Как работает технология: пошаговый процесс
Исходное полимерное сырьё (гранулированный полиэтилен; полипропилен) загружается в приёмное устройство (бункер) экструдера. Вращающимся червяком транспортируется через обогреваемые зоны к головке экструдера. В процессе транспортировки полимерное сырьё разогревается до вязкотекучего состояния и гомогенизируется. На выходе из головки расплав полимера подхватывается закрученной струёй горячего воздуха.
Рисунок 1. Формирование воздушного потока в головке экструдера при получении волокнисто-пористого материала.
В результате струи полимерного сырья под воздействием горячего сжатого воздуха подвергаются интенсивной вытяжке и превращаются в волокна в виде тонкой нити, которые по спиралевидной траектории равномерно многократно наслаиваются на наружную поверхность формообразующей оправки (барабана). Оправка (барабан) совершает вращение и возвратно- поступательное перемещение с заданной скоростью. Схема процесса формирования волокнисто-пористого материала показана на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема процесса формирования волокнисто-пористого материала.
Взаимодействие полимерных волокон с закрученным потоком горячего сжатого воздуха обеспечивает поддержание такого температурного режима, при котором расплав, достигая формующей поверхности, охлаждается настолько, что сохраняет формоустойчивость нити и, вместе с тем, способность соединяться нитям между собой в местах их контакта.
Попадая на формующую поверхность оправки (барабана) и соединяясь между собой, полимерные волокна образуют на ней равномерное по толщине и свойствам покрытие в виде трубы (полотна), имеющей волокнисто-пористую структуру, придающую ей фильтрующие свойства. Толщина и плотность стенки регулируется скоростью осевого перемещения оправки (барабана) относительно оси головки экструдера.
Сформированная поверхность волокнисто-пористого элемента в виде трубы получается на формирующей поверхности оправки и орошается холодной водой для формирования и сохранения заданной поверхности. Возможна регулировка, при которой в головке экструдера формируют струи полимерного материала с различной толщиной, что даёт возможность путём переключения подачи полимерного материала получать многослойные волокнисто-пористые элементы со слоями, имеющими различный размер пор. Получаемый внутренний диаметр волокнисто-пористой трубы зависит от наружного диаметра формирующей оправки. Оправка снабжена устройством смещения сформированного участка волокнисто-пористого элемента относительно оси оправки по мере формирования последнего, после чего посредством устройства отрезания от непрерывно формируемого трубчатого волокнисто-пористого элемента отрезаются трубчатые элементы требуемой длины.
Сформированная поверхность волокнисто-пористого элемента в виде полотна получается на формующей поверхности барабана. Так же возможно регулировка, при которой меняются свойства и структура получаемого полотна.
Уникальные свойства получаемых изделий
- Волокнисто‑пористая структура — обеспечивает высокие фильтрующие свойства за счёт развитой поверхности пор.
- Регулируемый размер пор — можно настраивать под конкретные задачи фильтрации.
- Многослойность — возможность создавать слои с разным размером пор в одном изделии для многоступенчатой очистки.
- Прочность и гибкость — волокна переплетаются, создавая устойчивую, но эластичную структуру.
- Лёгкость — пористая структура снижает вес изделия без потери прочности.
- Устойчивость к засорению — эффект самоочищения пористой структуры за счёт особенностей переплетения волокон.
