Экструдер для пластиковых бутылок своими руками. Переработка пластика своими руками в домашних условиях

В практике производственной деятельности небольших предприятий, занимающихся упаковкой различной продукции, а также при прокладке пластиковых труб необходим инструмент, при помощи которого можно было бы надёжно соединять между собой материалы, имеющие низкую температуру плавления. Класс таких материалов велик – это полиэтилен низкого давления (ПНД), полихлорвинил (ПВХ), полипропилен и т. д. Со всеми этими работами справляется ручной сварочный экструдер.

Конструкция и принцип работы

Ручной сварочный экструдер представляет собой термомеханической устройство, последовательно осуществляющее два процесса – нагрев легкоплавящегося пластика до вязкого состояния, и последующего выдавливания массы на поверхность в зоне стыка. Там ПНД, ПВХ и прочие легкоплавкие пластические массы застывают, образуя прочный сварочный шов.

Для компактности и удобства использования рассматриваемая техника обычно оформляется в виде пистолета с ручкой (в которой монтируется приводной электродвигатель) и верхней насадкой для нагрева рабочей смеси. Состоит сварочный экструдер из следующих узлов:

Электромотора.
Питателя.
Экструзионной камеры.
Дробильного шнекового устройства.
Камеры для расплавления пластика.
Термонагревателя.
Сварочного сопла.
Системы управления.

Для функционирования устройство предварительно заправляется присадочным прутком из того материала, которым будет выполняться сварка. Процесс происходит следующим образом. На верхней панели экструдера размещается приёмная втулка с отверстием, куда пропускается присадочный пруток. Заправка должна быть такой, чтобы свободный конец прутка попал в зону его захвата шнеком. При включении электродвигателя происходят два процесса: нагрев присадочного прутка концентрированной струёй горячего воздуха, и – спустя некоторое время, которое определяет датчик прибора – подача прутка в зону его измельчения.

Там вращающийся шнек выполняет дробление пластика прутка, превращая его в гранулированную массу. Последняя при нагреве плавится, и, перемещаясь далее, попадает в зону плавления. В этой зоне гранулят уже механически и гомогенно однороден. Под воздействием давления от шнека, он проходит в сварочную зону, поступает в сварочное сопло и в процессе прижима к поверхности свариваемых изделий выдавливается наружу однородной полосой, ширина которой зависит от конфигурации сопла. Поскольку внешняя температура намного меньше той, что создаётся термонагревателем, то материал присадочного прутка мгновенно застывает, образуя сварочный шов.

В менее компактных, но более производительных моделях экструдеров, нагрев присадочного прутка выполняется при помощи внешнего термонагревателя, а воздух туда подаётся от небольшого компрессора. Конструктивные различия могут иметься и в способе нагрева присадочного материала: иногда нагрев производится кольцевыми нагревательными элементами, коаксиально размещёнными в корпусе термонагревателя.

Система управления ручным сварочным экструдером выполняет следующие функции:

Предварительную установку температуры нагрева, которая определяется температурой плавления пластика (как известно, ПНД плавится при 120…130ºС, ПВХ – при 150…220ºС, а полипропилен – при 170…190ºС).
Включение термонагревателя;
Запуск привода шнекового измельчителя;
Блокировку «холодного старта», когда шнек может перемещать ещё неоднородный присадочный материал;
Отключение термонагревателя при ещё вращающемся шнеке, что исключает прилипание остатков гранулята в сварочной камере.

Правила эксплуатации и выбор модели ручного сварочного экструдера

Перед использованием требуется выполнить ряд условий, обычных для пластика: очистить поверхность соединяемых изделий от внешних загрязнений и не допускать работу с влажным материалом.

Успех работы зависит также от разницы в значениях температур плавления соединяемых материалов, если они обладают различным химическим составом. Например, ПНД с полипропиленом можно сваривать рассматриваемым способом, поскольку диапазоны температур их плавления полностью, либо частично перекрываются. Наоборот, сварка ПНД с ПВХ, и, тем более – с полипропиленом, проблематична или вовсе невозможна. В таких случаях сварочный экструдер можно применять лишь для соединения изделий, изготовленных из одинаковых материалов.

Компактность ручного сварочного экструдера позволяет его эффективное использование даже без прекращения работы соединяемых устройств. В частности, при сварке полипропиленовых труб необязательно отключать подачу воды по ним.

Предварительно выполняется ряд обязательных проверок (особенно, если экструдером ранее не пользовались):

Проверка прямолинейности подачи присадочного прутка во втулке экструдера: при высокой шероховатости образующей пруток может перемещаться не по прямой, а по винтовой линии, что ухудшит условия работы шнекового дробильного устройства и приведёт к образованию неоднородного по размерам гранулята.
Контрольная проверка эффективности температуры нагрева прутка до состояния его вязкотекучести: материал от разных производителей может иметь различный диапазон температур плавления.
Проверка надёжности прижима сварочного сопла к соединяемым поверхностям, особенно, если они обладают сложной конфигурацией. Многие модели ручных сварочных экструдеров с этой целью комплектуются сменными насадками.
Проверка возможности расплавления соединяемых материалов теплом от термонагревателя, без подачи присадочного прутка. Выполняется при отсутствии точных сведений о материале соединяемых таким способом изделий.

Выбор подходящей модели ручного экструдера производится по следующим параметрам:

По производительности в единицу времени;
По удобству управления параметрами процесса;
По толщине свариваемых изделий;
По комплектации устройства сменными приспособлениями
По диапазону диаметров прутка.

Следует отметить, что большинство торговых марок предназначено для работ с присадочным материалом от конкретного производителя (часто того же, который занимается и выпуском экструдеров).

Теоретически возможен вариант изготовления бытового сварочного экструдера своими руками. Для этого к обычному промышленному фену присоединяют шнековый привод (например, для измельчения кормов), и оформляют оба узла в компактном виде. Вместо шнека иногда устанавливают более доступный плунжерный привод, однако такой вариант малонадёжен: всё зависит от гомогенности материала исходного прутка. Электродвигатель для привода подбирают коллекторного типа, который лучше переносит постоянные изменения в значениях крутящего момента.

Производители сварочных экструдеров

Наибольшей популярностью в данном сегменте рынка пользуются следующие устройства:

От торговой марки Munsch (Германия). Потребительские преимущества – удобство крепления всех узлов (что повышает ремонтопригодность), нетребовательность к размерам присадочного материала, наличие функции раздельного нагрева (полезно при использовании экструдера вне помещений в холодное время года), удобный набор сменных насадок, совершенная система управления и контроля. Плюс — традиционно высокое немецкое качество изготовления и сборки.
От торговой марки Leister (Швейцария). Производитель выпускает широкую линейку типоразмеров сварочных экструдеров: от небольших, производительностью до 0,8…1,2 кг/ч, до профессиональных, рассчитанных на переработку до 6 кг/ч. Устройства оснащаются современной системой управления и мониторинга за ходом сварки, эргономичны в употреблении. Качество также находится на высоком уровне. Есть специальная линейка .

От торговой марки Dohle (Германия). Фирма известна как производитель строительных фенов, однако в последнее время активно позиционирует себя и в качестве изготовителя ручных сварочных экструдеров. В отличие от вышеперечисленных брендов, использует для привода покупные электродвигатели. Выпускает самый малогабаритный экструдер производительностью всего 0,5 кг/ч, который комплектуется шлангом и встроенным мини-компрессором.
От торговой марки Stargun (Италия). При малом диапазоне моделей экструдеры этой фирмы отличаются мощностью привода, и рассчитаны на использование преимущественно в профессиональных условиях. Изюминкой аппаратов является возможность локальной подсветки зоны сваривания.
Отечественные экструдеры типа РСЭ. Оснащаются приводом подачи присадочного материала, включают в себя большинство тех же опций, что уже были перечислены выше.

Цены на экструдеры зависят от их функциональности и производительности. В среднем стоимость отечественных устройств составляет от 30000 до 55000 руб., импортных – от 50000 руб. и более.

Экструзия считается распространенным методом получения полуфабрикатов или полимерных товаров. Такой процесс создают в пищевой промышленности или в производстве комбикорма. Расплав полимера вытаскивают с помощью головки экструдера в формующую головку со специальным профилем.

Как происходит процесс?

Большинство полимеров могут проходить через экструзии: термопласты, эластомеры и прочие материалы. Технология сварочного экструдера используется уже много лет. Во время обработки специальной техникой есть несколько разных характеристик: состав сырья, процент влажности и природа. Во время работы может меняться давление и температура. Где можно применять сварочный экструдер?

Переработка кормов.
Создание пластика и полиэтилена.
Создание труб.
Пищевое производство.

Конструкция экструдера:

Экструдер для 3D принтера своими руками

Особенностью ручного 3D принтера является работа на основе нитевидного пластика разных видов, чаще всего используется ABS и PLA. Устройство такого экструдера состоит из двух блоков, первый отвечает за подачу филамента, второй представляет собой сопло с нагревателем, которое охлаждает устройство.

Как сделать самодельный 3D экструдер принтера? Вначале нужно подобрать шаговый двигатель или вместо этого использовать моторы от старых сканеров. Чтобы закрепить двигатель, вам потребуется корпус, специальный ролик и хот-энд. Корпус можно сделать из разных материалов. Специальный ролик регулируется с помощью пружины, ведь толщина прутка редко бывает идеальной. Материал соединяется с подающим механизмом, но сцепление не должно быть слишком крепким, иначе куски пластика начнут отламываться.

Деталь под названием хот-энд можно купить, но цена достаточно высока, выгоднее будет скачать чертежи и сделать его своими руками. Радиатор изготавливают из алюминия , чтобы убрать тепло от ствола хот-энда. Это помогает убрать преждевременное нагревание материала.

Самое лучшее решение - это светодиодный радиатор, охлаждение применяется с помощью вентилятора. Ствол хот-энда создают из металлической трубки, который создан для соединения радиатора и нагревателя. Тонкий кусок трубки - это термобарьер, который справляется с уничтожением тепла в верхней части экструдера.

Нагреватель в 3D экструдере своими руками делается из алюминиевой пластины. Сначала в ней сверлят отверстие для крепления ствола хот-энда , потом создается отверстие для болта, резистора и терморезистора. Пластину нагревают с помощью резистора, а терморезистор регулирует температуру. Сопло создают из глухой гайки с овальным концом.

При выборе гайки лучше брать латунную или медную, их очень легко обрабатывать. В тисках закрепляется болт, потом на него накручивается гайка, ну и последний этап – это создание отверстия в центре. Вот таким способом и создается самодельный экструдер для 3D принтера.

Если вы не совсем понимаете, как сделать такой устройство для 3D принтера, то стоит ознакомиться с видео и чертежами для упрощения своей работы.

Экструдер для глины своими руками

Такое оборудование предназначено для лепки. С помощью таких ручных экструдеров можно работать с глиной и пластилином. Основной конструкцией для этого экструдера, считается пластиковая бутылка прозрачного цвета. Перед работой ее нужно вымыть и высушить. Из крышки нужно вытащить пластину с помощью иголки или булавки.

Далее нужно создать отверстие, из которого будет выдавливаться материал. Диаметр должен совпадать с линиями. Подравняйте края отверстия и возьмите диск из металла, к которому прикрепите ручку. Готово, теперь у вас получится экструдер для глины. Все очень легко и даже не нужен чертеж.

Заключение

Экструдер считается очень полезным, ведь благодаря такому инструменту можно создать много материалов, которые используются в жизненно важных сферах . Устройство 3D принтера делает самые качественные детали, и очень выгодно сделать его самим, на этом можно прилично заработать.При создании такого инструмента для 3D принтера не забывайте ознакомиться со схемой.

Этот термин обозначает устройства, предназначенные для плавления и выдавливания непосредственно пластика или нитей из этого материала. Многие умельцы в области техники задаются вопросом возможно ли экструдер для пластиков своими руками?

Давайте рассмотрим ближе предназначение этого устройства. Итак, его предназначение, как правило, разделяют соответственно сфере применения:

один из вариантов экструдера – использование в виде горячего сопла в . Здесь он нагревает пластиковую нить и далее посредством выдавливания нити через сопло, подает ее для формирования изделия из этого пластика;
если смастерить экструдер для пластика своими руками, то он потом может быть применен при изготовлении из пластиковых гранул или непригодных изделий филамента.

Здесь мы подробнее рассмотрим именно второй вариант использования этого устройства.

Почему экструдеры стали столь популярными

Главной причиной появления таких устройств, как для пластика, стала, конечно, высокая цена на готовые изделия, которые вообще касаются работы с пластиковыми нитями. Например, в европейских странах и США цена всего за 1 килограмм нити из пластика составляла не менее 40 долларов. Так, что экструдер для сварки пластика своими руками полностью окупал все затраты и хлопоты при его конструирование уже после изготовления первых 6 килограмм пластиковой нити.

Вторая причина, почему все-таки стоит заняться самому конструированием подобной техники, то, что на сегодня существующие настольные очень несовершенны. И часто результатом их работы становятся деформированные, а то и вовсе деформированные изделия. Именно поэтому вопрос: можно ли повторно использовать испорченный таким образом материал, стал очень актуальным.

Бесспорные плюсы таких экструдеров филамента

Итак, среди самых главных и неоспоримых достоинств, самостоятельно сконструированных устройств для переработки нити из пластика, неоспоримо можно перечислить такие:

Ощутимое уменьшение затрат, которые выделяются на расходные материалы для печати в 3Д формате;
Нить теперь может производиться из любого доступного или желаемого вида пластика;
Вы можете в процессе изготовления смешивать разные виды пластика, и тогда в результате получите уникальный по своим характеристикам филамент;
А при экспериментах с сочетанием пластика различных цветов и оттенков вы получите свой особый цветовой набор, для создания уникальных отпечатанных материалов;
Возможность повторной переработки неудачного результата принтера позволит не выбрасывать в мусор деньги на его покупку, а вторично использовать с той же целью, уже после переработки.

Минусы самодельных приборов для вторичной работы с пластиковой нитью

Это может вам и покажется немного странным, но минусы у этих безумно полезных и экономичных устройств так же имеются:

Очень часто качество нити оказывается хуже заводского, возможно невыдержанная толщина нити, а сам материал может несколько отличаться по химическим или физическим свойствам;
Пластик во время нагрева может выделять вредные вещества в воздух, и вам придется дышать этими испарениями не только в процессе печати, но и при переработке пластика;
При повторной отработке окрашенного пластика у вас не будет информации о составе красителя, и кроме токсичности вы можете получить не уникальный оттенок, а довольно неприятный окрас.

Фактически все недостатки нити в случае, когда экструдер для пластиков своими руками сделан, сводится к качеству полученного пластика. Так, что если вы будете тщательно следить за своим здоровьем, во время производства, то и недостатков можно избежать.

Развитие технического прогресса привело к появлению различных технологий, которые позволяют производить изделия, отличающиеся улучшенными эксплуатационными характеристиками. Одной из востребованных в настоящий момент является экструзия. Собой она представляет технологический процесс переработки пластмасс, из которых изготавливают разнообразные детали, а также производят различную профильную продукцию.

Сама технология состоит в приготовлении сплава из полимерных материалов с последующим его продавливанием через специальные насадки, которые придают ему определенную форму. Основным элементом линии по производству изделий из пластика является экструдер.

Принцип действия и конструкция

Следует сказать, что экструзия является далеко не новой технологией. Ее история насчитывает более шести десятилетий. За это время было создано большое количество конструкций машин, с помощью которых обеспечивается ее реализация. Принцип действия этого прибора базируется на сути самого технологического процесса.

Технологический процесс экструзии является сложным физико-химическим процессом, на который оказывают воздействие механические усилия в условиях высокой температуры и влаги . Нагрев продуктов переработки происходит благодаря тому, что возникающая при борьбе с внутренним трением, а также при пластических деформациях механическая энергия превращается в тепло.

В процессе экструзионной обработки существует несколько сменных параметров. К числу наиболее важных следует отнести:

состав сырья;
влажность;
его природа.

При протекании экструзионного технологического процесса может происходить изменение:

температуры материала;
давления;
интенсивности и длительности воздействия на исходное сырье.

Само по себе такое оборудование представляет электромеханическое устройство, основным предназначением которого является осуществление процесса формовки профильных деталей из пластика или его полуфабрикатов . В своем составе общее устройство экструдера для пластика содержит следующие компоненты:

корпус системы нагрева полимерных материалов . В качестве основного источника тепловой энергии при осуществлении этого технологического процесса могут выступать обычные резистивные или индукционные системы. При использовании последних возникновение высоких температур происходит за счёт наведения на корпус высокочастотных индукционных токов Фуко;
узел нагрузки . Через этот элемент в полость корпуса различными способами поступает исходное сырье;
рабочий орган . Он создает в оборудовании необходимое давление, благодаря которому обеспечивается перемещение сырья непосредственно от узла загрузки до насадок, которые формуют из полимерных материалов готовые изделия. При использовании экструдера применяются разнообразные физические принципы, поскольку это устройство может иметь разные варианты исполнения - шнековый, дисковый, поршневый. В настоящий момент чаще других применяются шнековые экструдеры;
экструзионная головка . По-другому специалисты называют ее фильерой. Именно она обеспечивает форму изделий, которая получается по завершении технологического процесса;
механический привод . В этом оборудовании он представлен двигателем и редукторной системой. Благодаря ему обеспечивается создание и передача необходимого усилия на рабочий орган;
система контроля и управления . Благодаря ей обеспечивается поддержание необходимого технологического режима.

В качестве исходного материала обычно выступают гранулы и порошок . Они загружаются в оборудование, а далее под действием рабочего органа происходит их перемещение в рабочую зону корпуса. Там под воздействием давления, силы трения и температуры подаваемое извне исходное сырье нагревается, а в процессе его плавления возникает состояние, которое требуется по условиям технологического процесса.

Во время движения исходного сырья в полости корпуса происходит его тщательное перемешивание до состояния однородной гомогенизированной массы.

В условиях высокого давления происходит продавливание расплава при помощи формующих головок и сетчатых фильтров. В результате обеспечивается окончательная гомогенизация и придание материалу заданного профиля.

После этого материал естественным образом охлаждается или же применяется принудительный способ с последующей полимеризацией. В конечном итоге получаются изделия, имеющие необходимую конфигурацию и обладающие заданными механическими и физическими свойствами.

Виды экструдеров

Современные модели экструзионных установок могут различаться между собой как конструкцией рабочего органа, так и назначением.

Одношнековый

Среди всех разновидностей экструзионного оборудования наиболее распространенным является шнековое. Такие машины удовлетворяют всем требованиям экструзионного процесса. В этих агрегатах в качестве основного рабочего органа применяется шнек. Специалисты называют его винтом Архимеда . Многие прекрасно знают этот рабочий элемент по домашним мясорубкам.

При использовании экструдера для производства изделий из пластмассы лопасть шнека захватывает сырье в зоне загрузки, а далее происходит его последовательное перемещение по всей длине цилиндра корпуса, начиная от зоны нагрева через участок гомогенизации и формовки. В зависимости от особенностей технологической карты, которую имеет оборудование, а также вида используемого для производства изделий исходного сырья шнеки могут предусматривать несколько вариантов исполнения - конические, цилиндрические и нормальные быстроходные.

Также могут использоваться шнеки, которые сужаются к выходу. Для этого оборудования в качестве главного параметра специалисты рассматривают соотношение рабочего диаметра шнека и его длины. Также различаются шнеки по шагу витков и их глубине.

Главный недостаток одношнекового экструдера заключается в том, что не всегда имеется возможность для их применения. Например, если в качестве исходного сырья выступают порошковые полуфабрикаты, то наличие одного винта в составе оборудования не позволяет справиться с перемешиванием массы в процессе ее расплавления и последующей гомогенизации. В таких случаях выбор делают в пользу двухшнековых экструдеров.

Двухшнековый

Особенность этого оборудования состоит в том, что в нём винты сцеплены между собой. Поэтому при использовании таких экструдеров имеется возможность совершения шнеками параллельных и встречных вращательных движений. Эти рабочие части оборудования могут быть прямыми или коническими.

Использование подобных машин приводит к тому, что в процессе разогрева исходного сырья его смешивание и гомогенизация осуществляется более тщательно. В конечном итоге на головку для формования изделий поступает однородная и дегазированная масса.

Необходимо отметить следующий момент: в отдельных технологических процессах могут использоваться экструдеры, имеющие большее количество шнеков - до 4. Помимо этого нередко применяется планетарный автомат, когда число шнеков, вращающихся вокруг центрального винта, доходит до 20.

Необходимость в применении такого оборудования возникает при использовании в качестве исходного сырья отдельных видов пластиков, которые в условиях воздействия высоких температур имеют склонность к разрушению. Говоря другими словами, могут лишаться своих основных физических качеств. Таким образом, использование подобных экструдеров обеспечивает нагрев сырья за счет силы трения и высокого давления.

Производство ПВХ-профилей

В настоящий момент востребованным видом изделий являются пластиковые и композитные профили. В большинстве случаев производители изготавливают их, используя метод экструзии. Для изготовления такой продукции в зависимости от применяемого материала, а также сложности и формы изделия задействуются одно- или двухшнековые аппараты, которые имеют соответствующие формовочные головки.

Ассортимент выпускаемых с использованием экструдеров изделий довольно широкий, начиная от тонких нитей и полос и заканчивая листами крупных панелей, которые имеют профиль сложной геометрии. Пластиковые окна и двери, выпускаемые сегодня многими компаниями, собираются с использованием именно ПВХ-профилей, которые изготовлены на экструзионном оборудовании.

При производстве ПВХ-профилей многие производители добавляют в полимерный состав специальные компоненты, что дает возможность изготовления сложных композитов. Например, сегодня многие производители выпускают дерево-пластиковые изделия, которые довольно часто используются для изготовления разных строительных конструкций.

Изготовление труб

В такой сфере, как производство трубных изделий важным условием является отсутствие пузырьков газа в гомогенизированной смеси. По этой причине экструдеры, которые задействуются при производстве такой продукции, производители оснащают системами дегазации. В большинстве случаев применяются шнековые установки. Помимо прочего используют барьерные шнеки, благодаря которым обеспечивается надежное разделение твердого полуфабриката от полностью расплавленного. За счет этого достигается сохранение однородности состава, что положительным образом отражается на качестве выпускаемой трубной продукции и её эксплуатационных характеристиках.

Экструдеры для полиэтилена

Все плёнки, изготовленные из полимерных материалов, производятся компаниями исключительно с использованием способа экструзии. Для производства подобной продукции применяется выдувной экструдер. У оборудования, используемого для производства стрейч-пленки, формовочный узел может иметь вид узкой щели. При применении такого оборудования на выходе получается однослойная пленка, которая имеет необходимые параметры толщины и ширины.

В отдельных моделях могут использоваться круглые щелевые фильеры большого диаметра. При использовании мини-экструдеров можно получить пленку с шириной рукава до 300 мм и с параметром толщины 600 мкм. Такие устройства обладают компактными размерами, что обеспечивает возможность их установки даже в небольшом по площади помещении.

Экструзионные линии

В условиях промышленных предприятий экструзионное оборудование следует рассматривать в качестве главного компонента линии по осуществлению этого процесса. Помимо основного оборудования - экструдера она включает и целый набор других механизмов и устройств:

намоточные и отрезочные механизмы. Они используются для приведения изделий в необходимый для складского хранения и транспортировки вид;
маркирующие и ламинирующие системы различного принципа действия;
механизмы протяжки готовых профилей;
система охлаждения. Её установка выполняется на выходе экструдера, чтобы повысить скорость процесса полимеризации готовых изделий. Эти системы могут быть различного типа - воздушные или в виде охлаждающей ванны;
система подготовки и загрузки сырья. В отдельных случаях полуфабрикат необходимо предварительно подвергнуть процедуре просушивания и последующей калибровке перед тем, как подавать его в загрузочный бункер.

В составе оборудования могут использоваться и другие механизмы, а также применяться технологические устройства для автоматизации непрерывного процесса производства.

Подводя итоги

Экструзионная технология является довольно популярной в настоящее время. Ее используют при производстве различных изделий. В основном она применяется для изготовления продукции из пластика. Знакомые каждому в нашей стране пластиковые окна и двери изготавливают с использованием этого процесса. Для производства продукции используется такой прибор, как экструдер. Это оборудование отличается несложным устройством, поэтому изготовить экструдер для пластика своими руками - вполне осуществимая задача.

Особенность этого процесса заключается в предварительном подогреве сырья, которое потом подвергается процедуре плавления в условиях определенного температурного режима и давления. Далее полимерная масса продавливается через формовочные насадки, что и позволяет получить изделия с нужными физическими и качественными характеристиками.