Proiectarea instala țiilor de înc ălzire și ac ționare pentru o linie [620187]

F 271.13/Ed.3 Fi șier SMQ/Formulare

MINISTERUL EDUCA ȚIEI NA ȚIONALE ȘI CERCET ĂRII ȘTIIN ȚIFICE
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIE ȘTI
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICA SI ELECTRICA
DEPARTAMENTUL : ELECTROMECANICA
FORMA DE ÎNV ĂȚĂ MÂNT: ZI

Vizat
Facultatea I.M.E
Aprobat,
Director de departament,

PROIECT DE DIPLOM Ă

TEMA: Proiectarea instala țiilor de înc ălzire și ac ționare pentru o linie
extrudare folie polietilen ă.

Conduc ător știin țific:
Prof. Dr. Ing. Minescu Mihail
Consultant știin țific
Conf. Dr. Ing. Ianache Cornel
Absolvent: [anonimizat]
2017

Anexa 5
F 272.13/Ed.1 Fi șier SMQ/Formulare
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIE ȘTI
FACULTATEA …………………………………. ………………
DEPARTAMENTUL ………………………………
SPECIALIZAREA ………………………………….
CURSURI DE (ZI / FR / ID) …………

Aprobat,
Director de departament,
Prof.Dr.Ing. Ion Nae Declar pe propria r ăspundere c ă voi elabora
personal proiectul de diplom ă / lucrarea de licen ță
/ diserta ție și nu voi folosi alte materiale
documentare în afara celor prezentate la capitolul
„Bibliografie”.

Semn ătur ă student: [anonimizat] /
LUCRARE LICEN ȚĂ / LUCRARE DISERTA ȚIE
Proiectul a fost dat student: [anonimizat]/student: [anonimizat] :

1) Tema proiectului / lucr ării

2) Data eliber ării temei:
3) Tema a fost primit ă pentru îndeplinire la data:
4) Termenul pentru predarea proiectului/ lucr ării:
5) Elementele i ni țiale pentru proiect / lucrare :

6) Enumerarea problemelor care vor fi dezvoltate:

7) Enumerarea materialului grafic (acolo unde este cazul):

8) Consulta ții pentru proiect / lucrare, cu indicarea p ărților din proiect care
necesit ă consultarea:

Conduc ător știin țific : Student( ă)

Semn ătura: Semn ătura:

Anexa 6
F 273.13/Ed.1 Fi șier SMQ/Formulare
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIE ȘTI
FACULTATEA …………………………………. ………………
DOMENIUL: ………………………………………..
SPECIALIZAREA ………………………………….
CURSURI DE (ZI / FR / ID) …………

APRECIERE
privind activitatea absolvent: [anonimizat]:
în elaborarea proiectului de diplom ă / lucr ării de licen ță / diserta ție cu tema:

Nr.
crt. CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV
1. Documentare, prelucrarea informa țiilor din bibliografie
2. Colaborarea ritmic ă și eficient ă cu conduc ătorul temei
proiectului de diploma /lucr ării de licen ță
3. Corectitudinea calculelor, programelor, schemelo r,
desenelor, diagramelor și graficelor
4. Cercetare teoretic ă, experimental ă și realizare practic ă
5. Elemente de originalitate (dezvolt ări teoretice sau aplica ții
noi ale unor teorii existente, produse informatice noi sau
adaptate, utile în aplica țiile inginere ști)
6. Capacitate de sintez ă și abilit ăți de studiu individual
CALIFICATIV FINAL
Calificativele pot fi: nesatisf ăcător / satisf ăcător / bine / foarte bine / excelent .

Comentarii privind calitatea proiectului / lucr ării:
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________

Data:
Conduc ător știin țific
(gradul didactic, nume, prenume și
semn ătura )

Anexa 6
F 273.13/Ed.1 Fi șier SMQ/Formulare UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIE ȘTI
FACULTATEA DE LITERE ȘI ȘTIIN ȚE
DEPARTAMENTUL DE FILOLOGIE
SPECIALIZAREA ………………………………….
CURSURI DE (ZI / FR / ID) …………

APRECIERE
privind activitatea absolventului:
în elaborarea lucr ării de licen ță / diserta ție cu tema:

Nr.
crt. CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV
1. Adecvarea con ținutului lucr ării la tema propus ă
2. Cunoa șterea și folosirea adecvat ă a conceptelor și a
terminologiei corespunz ătoare
3. Documentarea bibliografic ă (relevan ța surselor, utilizarea
adecvat ă și eficient ă a acestora etc.)
4. Modul de structurare a lucr ării pe capitole
5. Capacitatea de argumentare
6. Coeren ța discursului, claritatea stilului
7. Respectarea regulilor de tehnoredactare (note de subsol,
trimiteri bibliografice, bibliografie etc.)
8. Corectitudine lexico-gramatical ă
9. Gradul de originalitate
CALIFICATIV FINAL
Calificativele pot fi: nesatisf ăcător / satisf ăcător / bine / foarte bine / excelent .

Comentarii privind calitatea lucr ării:
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________
___________________________________________________ _________________

Data:
Conduc ător știin țific
(gradul didactic, nume, prenume și
semn ătura)

CUPRINS

Introducere

Cap. 1. Probleme generale privind masele plastice.
1.1. Caracterizare general ă…………………………………………………….1
1.2. Tipuri de mase plastice……………………………………………………6
1.3. Avantajele si dezavantajele folosirii material elor plastice…………………9

Cap. 2. Metode de prelucrare a maselor plastice.
2.1. Prelucrarea maselor plastice……………………………………………. ..12
2.2. Extrudarea maselor plastice………………………………………………1 2
2.3. Fabricarea recipientelor (flacoanelor)…………………… ……………….13
2.4. Fabricarea foliilor și filmelor……………………………………………..14
2.5 Fabricarea tuburilor……………………………………………………….16
2.6. Injectarea maselor plastice………………………………………………. .19
2.7. Presarea maselor plastice…………………………………………………21
2.8. Turnarea la rece a maselor plastice…………………………… ………….23
2.9. Calandrarea maselor plastice……………………………………………. .24
2.10. Sudarea maselor plastice………………………………………………… 25
2.11. Prelucr ări mecanice prin a șchiere aplicate maselor plastice…………… 26

Cap. 3. Extrudarea foliilor din polietilena.
3.1. Generalit ăți……………………………………………………………….28
3.2. Principalele elemente constructive ale unui ex truder cu un singur șnec…..28
3.3. Sisteme de ac ționare cu tura ție variabil ă……………………………………30
3.4.Cap de suflat (distribuitor spiralat (elicoidal )) ……………………………..31

3.5.Alte echipamente………………………………………………………….32
3.6 Tr ăgătorul…………………………………………………………………36
3.7 Înf ăș ur ătorul……………………………………………………………….36
3.8 Siguran ța în func ționare a extruderului………………………… …………………………….37

Cap. 4. Proiectarea instala ției electrice de înc ălzire și ac ționare a extruderului.
4.1 Generalit ăți………………………………………………………………..38
4.2 Alegerea tipului de ac ționare………………………………………………39
4.3 Alegerea aparatelor pentru ac ționare………………………………………41
4.4 Func ționarea instala ției de inc ălzire…………………………………………42
4.5 Punerea in func țiune a instala ției electrice…………………………………..43
4.6 Regimul termic al instalatiei de extrudare ………… ………………………..46
4.7 Actionarea instalatiei de extrudare si puterea necesara………………….48
NORME DE PROTEC ȚIA MUNCII……………………………………………63
BIBLIOGRAFIE… …………………………….. …………………………………………… ……. ..66

INTRODUCERE

Materialele plastice sunt materiale care se ob Ńin din polimeri și care se
prelucreaz ă la temperaturi la care acestea devin plastice in s copul ob Ńinerii produsului
finit. La temperatura si presiunea normal ă materialele plastice sunt relativ dure, pu Ńin
elastice și lipsite de propriet ăŃi plastice.
Cel mai vechi material plastic este celuloidul, fa bricat in Statele Unite în jurul
anilor 1870, pentru a înlocui filde șul bilelor de biliard. Cu acest produs, industria
începe s ă produc ă pentru prima oar ă un tip de material care este folosit la fel de
frecvent ca și o substan Ńa natural ă. Patruzeci de ani mai târziu, în 1909, un chimist
belgian, emigrat în Statele Unite, Leo Hendrik Baek eland (1863-1944) descoper ă
bachelita , primul plastic considerat a fi un material frumos . Din punct de vedere
chimic, bachelita reprezint ă o revolu Ńie. Materialele de baz ă folosite pân ă atunci pentru
fabricarea plasticelor erau ob Ńinute din materiale naturale. Bachelita îns ă, este fabricat ă
în intregime din produse industriale. Ea constituie deci primul material plastic sintetic.
Bachelita s-a folosit la fabricarea unui num ăr mare de obiecte: telefoane, bijuterii,
port Ńigarete, aparate de radio, etc.
Materialele plastice nu exist ă în natur ă. Ele sunt compu și crea Ńi artificial în
laborator. Numele care li s-a dat aminte ște de una dintre propriet ăŃile lor fundamentale,
și anume plasticitatea, capacitatea de a se deforma sub ac Ńiunea unei for Ńe exterioare și
de a-și conserva apoi forma care le-a fost dat ă. Exist ă numeroase procedee de fabricare
a materialelor plastice. O g ăleat ă, o sticl ă, o casc ă de motociclist, o plans ă de
windsurfing sunt toate fabricate din diferite tipur i de plastic. Pentru fiecare obiect,
trebuie ales materialul plastic care are calit ăŃile cele mai potrivite: suple Ńe, rigiditate,
rezisten Ńă la șoc, elasticitate, transparen Ńa, greutate mic ă.
În general, produsul de la care se porne ște in fabricarea materialelor plastice
este naftul, un produs ob Ńinut in rafin ăriile de petrol. Naftul este un amestec de diferite
molecule de hidrocarburi. Acest amestec este adus l a temperaturi înalte in prezen Ńa
vaporilor de ap ă, ceea ce provoac ă ruperea moleculelor de hidrocarbur ă și ob Ńinerea de
molecule mai mici, molecule de etilen ă. Etilena este molecula pe care se bazeaz ă
întreaga industrie a maselor plastice.
Micile molecule de etilen ă sunt unit ăŃile de baz ă (numite monomeri ) ale
materialelor plastice. Acestea se ob Ńin asamblând monomeri în num ăr de sute, mii,
chiar zeci de mii, pentru a forma molecule uria șe lungi catene numite polimeri . Aceast ă
opera Ńie, polimerizarea, se efectueaz ă în instala Ńii industriale, reactoare chimice, la
presiuni și temperaturi înalte și în prezen Ńa unor produ și care declan șeaza reac Ńia. Tipul
de plastic care se ob Ńine depinde de tipul de molecul ă de baz ă care a fost polimerizat ă.
Dac ă se utilizeaz ă monomeri de etilena, plasticul ob Ńinut se nume ște polietilen ă. Acesta
este un material suplu si transparent, folosit la f abricarea sticlelor, a ambalajelor de
plastic, a juc ăriilor. Polimerizarea se poate face utilizând si mo lecule derivate din
etilen ă, molecule în care atomii de hidrogen au fost înloc ui Ńi cu atomi de clor sau de
fluor. Polimerii obtinu Ńi sunt policlorura de vinil (PVC) și teflonul. PVC-ul este dur,
impermeabil și bun izolator electric. El se folose ște la fabricarea prizelor electrice, a
Ńevilor si a materialelor pentru plan șee. Teflonul este un material care rezista la c ăldur ă
(350 °C), la frig (-80 °C) și la ac Ńiunea produselor chimice. De aceea este folosit la

căptu șirea vaselor de buc ătărie sau a formelor de patiserie, precum și în numeroase
aparate de uz stiin Ńific.

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce

Capitolul 1. Probleme generale privind masele plast ice
Sursa : Standarde de materiale p lastice – Politeh S.A.

1.1 Caracterizare general ă.

În vederea întrebuin țării lor tehnice, masele plastice se clasific ă luând în
considerare comportarea termomecanic ă, care ține seama de varia ția deforma ției unui material
polimeric sub sarcina constant ă, în func ție de temperatur ă. Din punct de vedere al comport ării
termomecanice se deosebesc urm ătoarele grupe de polimeri: termoplastice, termorigi de
(duroplaste) și elastomeri.
Compu șii macromoleculari exist ă în natur ă numai în st ările de agregare
condensate , solid ă și lichid ă. Pentru caracterizarea propriet ăților compu șilor
intermoleculari starea de agregare este neconcluden t ă și de aceea se define ște starea de
faz ă care în sens termodinamic, reprezint ă o por țiune dintr-un sistem, omgen ă din punct
de vedere al compozi ției chimice și al propriet ăților separate de restul sistemului prin
suprafe țe nete. Se deosebesc dou ă st ări de faz ă ale polimerilor:cristalin ă si
amorf ă.(v.fig.1)
Starea de faza cristalin ă se caracterizeaz ă prin aranjarea pachetelor de
macromolecule flexibile în forme regulate form ând re țele spa țiale. Pachetul care
cristalizeaz ă posed ă limite de separa ție și tensiune superficial ă, însu șiri caracteristice
substan țelor cristaline.
Starea de faza amorf ă este opusul fazei cristaline implicând elemente s tructurale
neordonate și f ără simetrie.
Propriet ățile fizice ale fazei cristaline se schimb ă dupa direc ția de orientare, ele
fiind anizotrope, iar ale fazei amorfe nu se schimb ă cu orientarea, acestea fiind izotrope.

1

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce

a b c
Fig.1. Reprezentare schematic ă de împachetare a catenelor unui compus
macromolecular:
a) structura amorf ă; b) structura cu cristale neorientate; c) structur a cu cristale orientate
La compu șii macromoleculari în afara st ărilor de agregare și de faza se define ște și
conceptul de stare fizic ă. Polimerii amorfi se prezint ă în urm ătoarele st ări fizice: vascoelastic ă ,
înalt-elastic ă și vitroas ă (sticloas ă).
Starea sticloas ă este caracterizat ă de deforma ții elastice foarte mici care cresc
liniar cu temperatura respectând legea lui Hooke și se explic ă prin preponderen ța
însemnat ă a for țelor inter și intramoleculare asupra energiei de agita ție termic ă. Aceast ă
stare se men ține pân ă la temperatura de vitrifiere, care scade cu mic șorarea masei
moleculare.
Starea înalt-elastic ă începe deasupra temperaturii de vitrifiere . Pe intervalul
corespunz ător st ării înalt elastice deforma țiile cresc rapid la început, dup ă care r ămân
constante pân ă la temperatura de curgere. În acest domeniu de te mperaturi in polimer se
dezvolt ă deforma ții mari, reversibile, datorate mi șcărilor termice executate de
segmentele de lan ț, f ără ca moleculele s ă se deplaseze independent.
Starea vâscoelastic ă începe în cazul polimerilor amorfi la tempe ratura de
curgere.Acest domeniu se caracterizeaz ă printr-o mi șcare termic ă intens ă a segmentelor
de lan ț si a macromoleculelor în întregime. Temperatura de curgere marcheaz ă apari ția
al ături de deforma ția elastic ă reversibil ă, a deforma ției plastice, ireversibile (permanente).
Temperatura de curgere nu reprezint ă o valoare fix ă ci un interval caracteristic pentru
fiecare polimer in parte, in func ție de configura ția polimerului, de factori cinetici (viteza

2

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
de înc ălzire) și de durata aplic ării sarcinii. Temperatura de curgere este propor ționala cu
mărimea moleculei, crescând cu cre șterea acesteia.
Temperaturi ale polimerilor sunt: temperatura de vi trifiere Tv ,temperatura de
curgere Tc , temperatura de fragilizare Tb ,tempera tura de topire Tt , și temperatura de
degradare termic ă Td .
Temperatura de fragilizare este temperatura minim ă pân ă la care materialul nu este
casant. Practic ea este temperatura la care o epruv eta de polimer supus ă unei solicit ări
instantanee se rupe.
Temperatura de topire este caracteristic ă polimerilor cristalini și marcheaz ă
trecerea de la starea cristalin ă solid ă la starea lichid ă.
Temperatura de degradare termic ă este temperatura la care începe
descompunerea polimerului sub influen ța c ăldurii. Ea depinde de natura solicit ării
termice. Cu cât gradul de polimerizare este mai mar e cu atat stabilitatea termic ă a
polimerului este mai mic ă.
Prelucrarea materialelor plastice este dependent ă de starea lor fizic ă, astfel încât un
anumit procedeu de prelucrare poate fi folosit numa i într-un anumit interval de
temperatur ă. Pentru a u șura prelucrarea maselor plastice sau pentru a se ob ține la
produsele finite anumite caracteristici, în ma sa polimerilor se înglobeaz ă diverse
materiale (substante auxiliare).
Materiale auxiliare ad ăugate polimerilor termoplastici sunt: plastifia n ți,
stabilizatori, materiale de umplutur ă, coloran ți, agen ți de expandare , agen ți antistatici,
lubrifian ți, agen ți de demulare, agen ți fungistatici si bacteriologici, agen ți de ignifugare, agen ți de
odorizare, materiale de ranforsare etc.
Stabilizatorii sunt produse chimice care se adaug ă în materialele plastice cu
scopul de a întârzia sau de a înl ătura degradarea termic ă în timpul prelucr ării și dup ă
prelucrare, de a elimina sau de a întârzia degrada rea sub influen ța luminii și a oxigenului
din atmosfer ă.
Plastifian ții sunt substan țe lichide sau solide care, ad ăugate polimerilor
termoplastici, modific ă propriet ățile fizice ale acestora. Ei au rolul de a mic șora for țele
de atrac ție intermoleculara ale polimerilor determinând flex ibilitatea macromoleculelor.

3

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
Prin ad ăugarea plastifian ților se îmbun ăta țesc condi țiile de prelucrare, se coboar ă
temperatura de prelucrare sub temperatura de degrad are și se schimb ă propriet ățile
produselor finite (in special injectate) îmbun ăta țind flexibilitatea, alungirea, rezisten ța la
temperaturi joase.
Materialele de umplutur ă sunt substan țe sau amestecuri de substan țe de natur ă
mineral ă, vagetal ă sau animal ă, care se amestec ă cu polimerul pentru a-i modifica
anumite propriet ăți fizico-mecanice.
Introducerea acestor materiale în compozi ția maselor plastice are ca efect
reducerea fisur ării, a deform ării si a porozit ății materialului și îmbun ătățirea st ării
suprafe ței și a rezisten ței la temperatur ă. De asemenea, materialele de umplutur ă pot asigura
o stabilitate dimensional ă a pieselor fabricate prin injec ție.
Lubrifian ții au mai multe func ții și anume:
-ușureaz ă procesul de prelucrare, diminuând frec ările cu suprafe țele metalice ale
sculelor;
-reduce vâscozitatea topiturii și îmbun ătățește propriet ățile de curgere, în raport cu
func țiile pe care le îndeplinesc lubrifian ții, lubrifierea poate fi intern ă sau extern ă.
Lubrifierea intern ă se refer ă la caracteristicile de curgere ale polimerului îns u și
și conduce la o diminuare a frec ărilor interne între aglomer ările de molecule,
realizându-se îmbun ătățirea curgerii și prelucr ării materialului la temperaturi joase.
Lubrifierea extern ă previne lipirea materialului plastic înc ălzit de suprafe țele
metalice calde ale utilajului cu care vine în contact în tim pul prelucr ării, formând un strat
sub țire de lubrifiant care u șureaz ă mi șcarea materialului.
Agen ții de ignifugare au rolul de a m ări rezisten ța la foc a materialelor plastice.
Principalele grupe de agen ți de ignifugare sunt: compu șii halogena ți, compu șii
fosforului, compu și pe baz ă de antimoniu etc.
Agen ții fungistatici sunt substan țe care ad ăugate materialului plastic îl fac rezistent la
ac țiunea microorganismelor, ac țiune ce se manifest ă prin sf ărâmarea produselor,
decolorarea, deteriorarea propriet ăților mecanice si electrice etc. Ac țiunea microorganismelor
este considerabil m ărit ă in condi ții de umiditate și temperatur ă mare (condi ții tropicale).
Agen ții de expandare (porogene) sunt materiale lichide, so lide sau gazoase, care
au capacitatea de a produce o structur ă celular ă produselor injectate din materiale
termoplastice. Din punct de vedere al st ării lor fizice agen ții de expandare pot fi:

4

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce

-agen ți de expandare lichizi, care sunt introdu și în polimer la fabricarea acestuia;
– agen ți de expandare solizi, care sub ac țiunea c ăldurii degaj ă un gaz. Uzual
aceste produse trec sub form ă gazoas ă la temperaturile de prelucrare favorizând formarea
porilor în piese.
Agen ții de odorizare sunt substan țe chimice care corecteaz ă miosul compozi țiilor de
polimeri. Unele materiale termoplastice dezvolt ă un miros necorespunz ător în timpul
înc ălzirii pentru prelucrare fie datorit ă constitu ției chimice a polimerului, fie datorit ă aditivilor
care intervin în timpul prelucr ării (stabilizatori, plastifian ți etc.).
Materialele de ranforsare sau de armare sunt materi ale care, ad ăugate unui polimer,
au drept scop principal îmbun ătățirea unor propriet ăți mecanice și anume, rezisten ța la
trac țiune, rezisten ța la forfecare și rezisten ța la abraziune. Aceste materiale se împart în trei
tipuri, fibre, microsfere și fulgi:
-fibrele pe ntru ramforsat pot fi din sticl ă (filamente, fibre goale), din carbon sau
sintetice de înalt ă performan ță (poliamide, fenolice, organice, aluminiu, oxid de titan etc.);
-microsferele pentru ramforsare au dimensiuni cu di ametre cuprinse între 5 și 800 µm
și sunt fabricate din sticl ă sau polimeri. Prezint ă fa ță de fibre, urm ătoarele avantaje: m ăresc
calitatea de curgere a polimerului și asigur ă o distribu ție uniform ă a tensiunilor interne;
Agen ții antistatici sunt substan țe care se adaug ă în polimeri pentru a reduce acumularea
înc ărc ării cu electricitate static ă la contactul cu suprafe țele metalice cu care vin în contact.
Apari ția înc ărc ării electrostatice produce urm ătoarele inconveniente:
-scântei și desc ărc ări electrostatice care sunt periculoase în atmosfer ă exploziv ă;
-intensificarea depunerii prafului.
în func ție de durata eficien ței, agen ții antistatici se clasific ă în: temporari, semipermanen ți și
permanen ți.
Agen ții de demulare se aplic ă pe utilajul sau pe matri ța de injectare ori de suflare cu
care se prelucreaz ă materialele termoplastice. Scopurile în care se fo losesc aceste substan țe
sunt:
-ob ținerea unei suprafe țe f ără defecte pentru piesele fabricate;
-ușurarea scoaterii pieselor injectate sau suflate din matri țe.

5

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
Agen ții de demulare se aplic ă pe suprafe țele de lucru prin pulverizare sau cu pensula
iar alegerea lor se face în func ție de tipul polimerului ce se prelucreaz ă. Se folosesc în
special siliconii, dizolvan ții fluoro-clorura ți și polimerii semiorganici care au la baz ă siliconi și
ceruri.

1.2. Tipuri de mase plastice

Datorit ă progreselor importante înregistrate pe de o parte în industria polimerilor iar
pe de alt ă parte în domeniul tehnologiilor de fabrica ție a acestora, masele plastice tind s ă
înlocuiasc ă din ce în ce mai mult materialele conven ționale.
Pe măsur ă ce pre țul pieselor fabricate din mase plastice a sc ăzut în compara ție cu pre țul
celor din materiale conven ționale (metalice), ponderea pieselor din mase plast ice din
componen ța unui produs (autoturism, avion, aparate electroca snice etc.) a crescut foarte
mult și continu ă s ă creasc ă. De asemenea, se inregistreaz ă o cre ștere continu ă a produc ției de
materiale compozite pe baza de mase plastice(fibre de carbon, fibre aramidice sau kevlar)
În func ție de complexul de propriet ăți fizico-chimice și caracteristici mecanice pe care
trebuie s ă le prezinte un material plastic (sub form ă de piese) pentru o aplica ție concret ă, într-
o mas ă plastic ă de baz ă se adaug ă, în anumite concentra ții, materiale auxiliare.
În acest mod s-a creat o multitudine de tipuri de m ateriale plastice (de ordinul
miilor) toate având la baz ă un anumit tip de polimer. în continuare se prezint ă câteva clase
(grupe) mai uzuale de mase plastice.
Masele plastice pe baz ă de polietilen ă. Ele au ca substan ță de baz ă polietilena de înalt ă
presiune (ob ținut ă prin polimerizarea etilenei la 1500…2000 bar și 300…400°C, în prezen ța
oxigenului, sub 0,8 %, ca ini țiator) sau polietilena de joas ă presiune (ob ținut ă prin polimerizarea
etilenei la max. 30 bar și 2 0 . 8 0 C, în prezen ța nichelului metalic ca ini țiator). Se folosesc ca
materiale electroizolante, de izolare contra umidit ății sau pentru ambalaje.
Masele plastice pe baz ă de politetrafluor-etilen ă (teflon). Substan ța de baz ă
(politetrafluor-etilen ă) se ob ține prin polimerizare din cloroform și acid fluorhidric, printr-
o tehnologie complicat ă (temperaturi și presiuni înalte), în recipiente c ăptu șite cu platin ă,
având, din acest motiv, cost ridicat. Se folosesc p entru produse neinflamabile, cu propriet ăți
dielectrice și mecanice ridicate la ac țiunea diver șilor agen ți chimici și cu stabilitate
termic ă pân ă la 200…250°C.

6

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
Masele plastice pe baz ă de policlorur ă de vinil (PVC). Substan ța de baz ă se ob ține prin
polimerizarea clorurii de vinil sau prin copoilimer izarea clorurii cu acetatul de vinili. Se folosesc
pentru fabricarea materialelor de acoperire (clorur i, lacuri) și a produselor ( țevi, vase, inele de
etan șare, pl ăci) rezistente la solicit ări mecanice și la ac țiunea agen ților oxidan ți, a luminii solare
și a unor solven ți.
Masele plastice polistirenice. Se folose ște r ăș ina ob ținut ă prin polimerizarea stirenului. Se
utilizeaz ă pentru realizarea materialelor de impregnare sau acoperire rezistente la ac țiunea
acizilor sau a substan țelor alcaline și pentru fabricarea de piese (din polistiren cu f ăin ă de cuar ț
ca material de constitu ție) cu forme complicate, solicitate puternic în ex ploatare la șocuri.
Masele plastice pe baz ă de polimetaacrilat de metil (plexiglas). Răș ina cu sau f ără adaosuri de
plastifian ți și materiale de umplutur ă se utilizeaz ă, sub form ă de pl ăci sau blocuri, pentru fabricarea
de piese insolubile în ap ă, în solu ții saline, benzin ă, uleiuri sau solu ții alcaline (ele pot fi atacate în
general numai de acizii concentra ți).
Masele plastice fenol-formaldehidice. Se folosesc ca r ăș ini produsele de polimerizare și
policondensare ale fenolului și formaldehidei în prezen Ța unui catalizator. Dac ă reac țiile de
ob ținere se produc în mediu acid, cu fenol în exces, r ezult ă r ăș inile tip novolac (termoplaste), iar
dac ă reac țiile se desf ăș oar ă în mediu bazic, cu fenol și formaldehid ă în propor ții egale sau cu
formaldehid ă în exces, rezult ă r ăș ini rezolice (termorigide) numite și bachelite. Novolacurile se
folosesc pentru fabricarea materialelor de acoperir e rezistente la umezeal ă, iar masele plastice
rezolice (r ăș ini rezolice cu materiale de constitu ție: rumegu ș, stearin ă etc.) – pentru confec ționarea
de piese de ma șini și aparate.
Aminoplastele. Ele folosesc substan țe de baz ă termorigide, cum ar fi: r ăș inile carbamidice
(ob ținute prin reac ția de policondensare dintre uree și formaldehid ă) sau r ăș inile aminotriazinice
(ob ținute prin reac ția de policondensare dintre melamin ă și formaldehid ă). Aminoplastele sunt
materiale opace stabile la lumin ă, fiind utilizate pentru producerea de adezivi, de lacuri, de solu ții de
impregnare sau de piese .
Masele plastice pe baz ă de nitroceluloz ă. Se folose ște ca substan ță de baz ă nitroceluloza
ob ținut ă prin nitrarea celulozei (substan ță macromolecular ă natural ă) cu un amestec de acid azotic
și acid sulfuric. Dintre masele plastice pe baz ă de nitroceluloz ă, cel mai mult se utilizeaz ă celuloidul
(nitroceluloz ă, dibutil-ftalat, solu ție de camfor în alcool, ulei de ricin) și etrolul (nitroceluloz ă cu
material de umplutur ă mineral sau organic).
Masele plastice stratificate. Se ob țin prin presarea împreun ă a unor straturi de diverse
materiale de umplutur ă impregnate cu o r ăș in ă, presarea efectuându-se la temperatura de

7

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
polimerizare a r ăș inii utilizate. Cele mai folosite mase plastice str atificate cu materiale de
umplutur ă organice sunt: pertinaxul (straturi de hârtie impregnate cu r ăș ini fenolice) și textolitul
(țes ături de bumbac impregnate cu r ăș ini fenolice). În construc ția de piese pentru nave, avioane,
autovehicule rutiere se utilizeaz ă masele plastice stratificate cu materiale de umplutur ă
anorganice: sticlotextolitul și azbotextolitul (țes ături din fibre de sticl ă, respectiv azbest,
impregnate cu r ăș ini epoxidice, siliconice sau poliesterice).

Tabelul 1.1.
Propriet ățile diferitelor tipuri de mase plastice.

Materialul Tipul Densitatea Rezisten ța Denumiri
plastic Kg/dm3 la rupere Alungirea Costul Utiliz ătri uzuale sau
N/mm2 la rupere abrevieri
%
Policlorura de TP 1,3…1,6 45…60 10…50% mic Piese injectate, PVC
vinil si arm ături, pl ăci și
vinilidenul folii
Polietilena TP 0,90…0,95 10…32 100…1000 mic Piese injectate, PE
Polipropilena TP 0,90…0,92 30…40 500 mic recipien ți de PP
ambalaje folii
sub țiri pentru
protec ție și
ambalare, țevi

Polistirenul TP 1,05 …1,10 30…40 2…4 mic Piese injectate, PS
folii pentru izola ție PAS
electric ă, placi
expandate pentru
izolare termic ă sau
fonic ă si ambalare.
Polimetaacril TP 1,10…1,20 70…75 4 mediu Piese injectate, Plexiglas
de metil foi transparente,
aplica ții optice și
estetice.
Celulozice TP 1,10…1,30 14…63 – mare Folii pentru PA
ambalaje si filme
fotografice , fibre.

Poliamide TP 1,05…1,15 50…80 10…200 mediu- Piese injectate, Nailon
mare fibre

8

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce

Poliesteri TP,TR 1,3…1,5 40…60 50…300 mediu Fibre, filme, terilen,
armare cu fibre de tergal,
sticl ă dacron
mare Piese rezistente la Teflon, fluon
TP 1,7…2,2 2,0…5,0 450…1500 uzur ă, coroziune,
Fluoroplaste temperatur ă.

– 4,0…5,0 450…1500 Mediu Expandate, PU
Poliuretani TP, TR, E flexibile si rigide,
elastomeri solizi,
acoperiri.
Aminoplaste TR 1,4…2,0 2,5…5,0 0,5…1,0 mic-mediu Piese presate, Melamina
vopsele,adezivi,
impregnate.
Fenoplaste TR 1,3…1,8 1,5…6,0 – mic Piese presate, bachelita
vopsele, adezivi,
impregnate
Epoxizi TR 1,2…2,0 6,0…14,0 1…10 mare Acoperiri, –
adezivi, piese
injectate

Siliconi TP, TR, E 1,5…1,9 0,3…3,0 15 foarte Acoperiri, –
mare elastomeri,
laminate, lichide
hidraulice

1.3 Avantajele și dezavantajele folosirii materialelor plastice

Cre șterea a industriei polimerilor în a doua jum ătate a secolului 20 a fost fenomenal ă și nu
arat ă semne de sc ădere. În cazul în care avantajele polimerilor s intetici peste concurente
materiale, cum ar fi metale și ceramic ă sunt considerate, este rezonabil s ă se prevad ă c ă
polimerii vor avea o mai mare pondere din totalul m aterialelor de pe pia ță în viitor. Unele dintre aceste
avantaje și dezavantaje sunt urm ătoarele:
For ța și rigiditatea . În acest context ar trebui s ă se discute în termeni de putere / greutate
sau de for ța / cost pentru a putea trage concluzii pertinente. S-a ar ătat anterior c ă materialele
plastice nu se pot apropia in valori absolute de r ezisten ța și rigiditatea metalelor, fiind inferioare

9

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
acestora. M ărirea caracteristicilor maselor plastice se poate f ace, cu o cre ștere a costului de
fabrica ție, prin armare cu alte materiale sau prin ad ăugare de aditivi speciali (materiale
compozite).
Capacitatea de absorb ție a energiei a oric ărui material depinde nu numai de puterea sa,
dar și de modulul de elasticitate. Energia absorbit ă în cazul în care un material este solicitat la
întindere sau compresiune sau pân ă la punctul s ău de rupere este propor țional ă cu p ătratul
punctului de curgere împ ărțit la modulul lui Young. Pe aceast ă baz ă, cauciucul cu un punct de
curgere, probabil, de 2. 5 MPa (363 psi) și modul de aproximativ 3. 5 MPa, este capabil de
absorb ție a circa 10 de ori a impactului de energie a o țelului. Prin urmare, cauciucurile sunt
folosite ca absorban ți de șocuri și vibra ții, materiale plastice sunt utilizate pentru panour i laterale
la automobile.
Categoria u șoar ă a materialelor plastice rezult ă ca urmare a trei factori: densitate
sc ăzut ă, în mod rezonabil, de înalt ă rezisten ță, precum și capacitatea de a fi topite, extrudate sau turnate
în forme cu pere ți sub țiri.
Designul de flexibilitate a materialelor plastice provine din capacitatea l or de a fi topite
și de a se turrna în forme complexe intr-un singur p as în procesul tehnologic, cum ar fi de
exemplu, procedeul tehnologic de injec ție. În cazul în care piesele din material plastic n u pot fi
executate dintr-o singur ă opera ție tehnologic ă, se pot ad ăuga o mare varietate de procese
secundare. De asemenea, cea mai mare parte a materi alelor plastice comerciale și cauciuc se
încadreaz ă în 30 – 40 de familii de baz ă, multe mii de tipuri speciale, cu diferite proprie t ăți care
pot fi ob ținute prin mici modific ări în re țetele de compozi ție și de prelucrare, astfel încât s ă se
ob țin ă materialul dorit.
Colorabilitatea polimerilor este practic nelimitat ă, și este un factor important în vânz ările mai
multor produse. Polimerii sunt u șor de colorat prin amestecarea pigmen ților concentra ți în baza de
polimeri, înainte de extrudare sau turnare. Culoare a este aceea și în întreaga mas ă a materialului,
nu doar la suprafa ță, cum ar fi suprafa ța vopsit ă a unui metal. Acest lucru elimin ă costurile de vopsire
și m ăre ște rezisten ța la zgârieturi.
Transparen ța materialelor plastice concur ă cu sticla, și a fost atribuit ă ca și proprietate unor
anumite materiale plastice. Avantajele în compara ție cu sticla sunt: rezisten ța la impact, formarea la
temperaturi joase și greutate sc ăzut ă. Anumite tr ăsături cum ar fi biocompatibilitatea, au
determinat fabricarea lentilelor de contact di n materiale plastice. Turnarea u șoar ă a permis
fabricarea cu costuri reduse a CD-urilor din polica rbona ți cu grade speciale de transparen ța laser.

10

Capitolul 1 Probleme generale privind masele plasti ce
Rezistenta la ap ă este o tr ăsătura la majoritatea polimerilor. În timp ce lemnul și metalele
necesit ă reînnoiri periodice a calit ății suprafe țelor, materialele plastice au o durat ă de via ță
mare în apa proasp ătă sau s ărat ă. Rezisten ța la ap ă este o calitate necesar ă în instala țiile de
transport a apei prin țevi, în instala țiile sanitare, în construc ția b ărcilor și a mantalelor de
ploaie.
Rezisten ța chimic ă pentru anumite niveluri, este o caracteristic ă pentru to ți polimerii.
Polimerii sunt f ăcu ți dintr-o mare varietate de monomeri, fiecare d intre ace știa rezistând la
diferite clase de substan țe chimice și este necesar s ă se aleag ă monomerul corect pentru
anumite aplica ții. De exemplu, polipropilena rezist ă la majoritatea bazelor și acizilor puternici
dar poate fi degradat ă în timp de produsele petroliere. Pe de alt ă parte naylonul rezist ă în timp
la ac țiunea produselor petroliere dar poate fi degrad at de majoritatea acizilor minerali.
Înlocuirea o țelului inoxidabil sau a altor materiale similare, s cumpe este o m ăsur ă care aduce
beneficiu economic în industria chimic ă. Pu ține materiale plastice, cum ar fi teflonul, au o
rezisten ță excelent ă la ac țiunea coroziv ă a majorit ății substan țelor chimice care se g ăsesc în
industrie.
Inflamabilitatea reprezint ă uneori un dezavantaj în folosirea maselor plastice . Încetinirea
aprinderii se poate face prin ad ăugarea unor elemente cum ar fi clorul și bromul, având ca rezultat
formarea unui polimer dificil aprins. Cu toate aces tea, odat ă aprins, în urma arderii pot rezulta gaze,
care reprezint ă de asemenea un alt pericol. Pe de alt ă parte, anumite materiale plastice pot fi
combinate pentru a forma conductivitate termic ă mai mic ă.
Deformarea sub propria greutate (fluajul), reprezint ă o limit ă pentru majoritatea
materialelor plastice și este determinat ă de natura macromoleculelor din componen ța sa. Fluajul
este un fenomen lent de deformare sub sarcini const ante, chiar și sub greut ăți foarte mici în compara ție
cu rigiditatea materialului. Acest fenomen ac ționeaza asupra tuturor materialelor și este dependent de
temperatura de lucru, factor care influen țeaz ă in special materialele termoplastice, cât și pentru
metale sau materiale ceramice.
Dificultatea de a fi reparate, în compara ție cu metalele este deseori clasificat ă ca fiind un
mare dezavantaj al materialelor plastice. Un metal fisurat poate fi sudat, iar sudura poate fi mai
rezistent ă decât metalul in sine. Exist ă de asemenea unelte și scule pentru a repara, sau suda
materiale plastice și cauciuc, dar pentru aceasta e nevoie de o bun ă pricepere din partea
personalului de serviciu pentru a suda un mater ial plastic și de a fi la fel ca materialul original.
În mod ironic adezivii pe baz ă de polimeri sunt deseori folosi ți pentru a lipi diverse p ărți
metalice sau lemnoase.

11

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

Capitolul 2. Metode de prelucrare a maselor plastic e
Sursa : Tehnologii și utilaje in constructia de masini
(Mihail Minescu, Ion Nae)

2.1 Prelucrarea maselor plastice
Corespunz ător diversitatii foarte mari de tipuri de mase plas tice și de tipuri de piese
ce se fabric ă din acestea, s-au dezvoltat o serie importanta d e utilaje si de tehnologii
specifice.
Chiar dac ă num ărul procedeelor de prelucrare a maselor plastice es te destul de
mare (in func ție de diferite aplica ții specifice) acestea pot fi încadrate in câteva gr upe :
extrudarea, injectarea, presarea, termoformarea,cal andrarea, sudarea, turnarea la rece.
Alegerea procedeului de prelucrare în vederea ob ținerii unor piese sau
semifabricate este determinat ă de natura masei plastice, de destina ția produsului, de
num ărul de buc ăți, de dimensiunile și forma acestora.

2.2. Extrudarea maselor plastice
În prezent, extrudarea este procedeul cel mai r ăspândit de executare a produselor din
materiale plastice. Prin extrudare se ob țin produse diverse dintr-o mare varietate de materi ale
plastice: bare, țevi, profile, pl ăci, folii etc.
Principiul procedeului const ă în presarea materialului aflat în stare plastic ă printr-
un orificiu profilat numit matri ță sau filier ă. Opera ția are dou ă faze distincte: aducerea
materialului în stare de curgere și trecerea lui prin filier ă. Prima faz ă se realizeaz ă prin
înc ălzire și mai rar prin dizolvare. În prezent instala țiile utilizate, numite extrudere, pot
realiza ambele faze în mod continuu, a șa cum se prezint ă în figura 2. Materialul este
plastifiat și presat prin filier ă cu ajutorul unuia sau mai multor șuruburi melcate. C ăldura
necesar ă plastifierii se ob ține din surse independente, de obicei electrice. Pr ofilul
melcului este variabil astfel încât presiunea și debitul în fiecare por țiune a lui s ă
corespund ă st ării fizico-chimice a materialului prelucrat în por țiunea respectiv ă. Pentru
fiecare material melcul are o construc ție special ă. Tot în func ție de tipul masei plastice
prelucrate se alege și cuplul de materiale cilindru- șurub melcat.

12

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
În ceea ce prive ște ansamblul filier ă-poanson trebuie men ționat c ă dimensiunile
orificiului, prin care materialul plastic plastifia t p ărăse ște corpul extruderului propriu-zis,
va fi proiectat ținându-se seama de contrac ția transversal ă a materialului plastic în timpul
răcirii.

Fig. 2. Schema unei instala ții de extrudare:
l-melc. 2-cilindru. 3-pâlnie de alimentare, 4-fílie ra, 5-sistem de
înc ălzire 6-placa de distribuTie si filtru de site

Forma și dimensiunile orificiului variaz ă în func ție de produsul care se va ob ține. Astfel
pentru folii și tuburi "orificiul" este un spa țiu inelar, definit de diametrul mediu și de grosimea
interstiTiului, pentru profile de diferite configur a ții, orificiul filierei va avea forma și
dimensiunile profilului ce trebuie ob ținut, ținându-se seama a șa cum s-a mai ar ătat de
contrac ția transversal ă a materialului.
În func ție de produsele care se fabric ă prin extrudare se asociaz ă diferite
subansamble. Astfel exist ă instala ții pentru fabricarea flacoanelor, pentru fabricarea
foliilor, pentru realizarea țevilor, pentru izolarea conductorilor electrici etc . În continuare se
prezint ă câteva procedee de extrudare .

2.3. Fabricarea recipientelor (flacoanelor)

O opera ție asociat ă cu extrudarea este suflarea.in acest mod se realiz eaz ă corpurile
cave (recipiente, flacoane, etc.). Utilajul pentru fabricarea flacoanelor se compune dintr-
un extruder, care produce semifabricatul sub forma unei țevi, și instala ția de suflare,
compus ă dintr-o matri ță sec ționat ă longitudinal și o surs ă de aer sau gaz inert cald, sub

13

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
presiune. Succesiunea fazelor procesului tehnologic de ob ținere a flacoanelor prin aceasta
tehnologie este prezentat ă în figura 3.

Fig.3. Fazele procesului de obTinere a unui flacon: a)obTinerea Tevii
semifabricat; b)inchiderea matriTei și conectarea la sursa de aer;
c)suflarea propriu-zis ă; d)deschiderea matriTei si extragerea
flaconului;
1-filiera instalaTiei, cu ajutajul pentru suflarea aerului comprimat;
2-matriTa; 3-Teava semifabricat

2.4. Fabricarea foliilor și filmelor
Pentru ob ținerea foliilor se asociaz ă extruderului un cap de suflare special, o
instalaTie de tragere și o instala ție pentru înf ăș urarea foliei rezultate.
Amplasarea celor trei subansamble de baz ă care compun o instala ție pentru
fabricarea foliilor se poate face în mai multe modu ri, în func ție de concep ția de
proiectare, de capacitatea de prelucrare și implicit de gabaritul instala ției.
Un mod de amplasare al celor trei subansamble este prezentat schematic în fig. 4.
Capul de suflare 1 este montat la extremitatea extr uderului dup ă sistemul de
filtrare și placa de distribu ție. La partea superioar ă a capului de suflare se g ăse ște filiera
circular ă prin care iese materialul plastifiat sub forma unu i tub. Tubul este suflat cu aer
prin racordarea conductei 2 (care ajunge pân ă la partea superioar ă a capului de suflare) la
o surs ă de aer comprimat. Partea superioar ă a balonului este închis ă cu ajutorul cilindrilor
de presare 4, care au și rolul de tragere a foliei. Cilindrii de presare 4 fac parte din
ansamblul numit tr ăgător și care se afl ă montat pe un e șafodaj, a c ărei în ălțime depinde
de capacitatea ( și de gabaritul) instala ției, și de caracteristicile foliei care se fabric ă.

14

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

Fig. 4. Schema unei instala ții de fabricare a foliilor și filmelor
din mase plastice 1 -cap de suflare (prev ăzut cu filiera cilindrica);
2-conducta de aer comprimat; 3-glisiere; 4-role de presare si tragere; 5-rola
de ghidare; 6-sistem de taiere foliei dupa dou ă generatoare; 7-rola de
ghidare; 8 și 9-cilindrii de infasurare; 10 si 11 -bobine de folie; 12-tubul de
folie .

Între capul de suflare 1 și tr ăgătorul 4, tubul de folie 12 este ghidat cu ajutorul
glisierelor 3, glisiere care sunt reglabile. Aceste a sunt placate cu lemn în zonele care intr ă în
contact cu folia fabricat ă .
La ie șirea din tr ăgător folia este orientat ă prin intermediul unui sistem de role de
ghidare și de întindere (reprezentate generic prin rola 5 în schema din figura 4) spre
subansamblul care realizeaz ă înf ăș urarea foliei pe un tambur.
Înf ăș ur ătorul cuprinde mai multe role de ghidare (7) și una sau mai multe perechi de
role înf ăș ur ătoare (dou ă în capul prezentat în schem ă).
In cazul în care se urm ăre ște ob ținerea unei folii simple (denumit ă în
nomenclatorul de produse-film) se ata șeaz ă pe batiul înf ăș ur ătorului dou ă dispozitive de
tăiere (pozi ția 6 în schem ă) care realizeaz ă opera ția de separare, cele dou ă filme care

15

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
rezult ă înf ăș urându-se independent pe rolele de înf ăș urare 9 și 10, rezultând bobinele 10
și 11.
Melcul extruderului, ce realizeaz ă plastifierea materialului plastic și presarea lui în afar ă
prin filiera circular ă a capului de suflare, este antrenat de la un motor electric prin intermediul
unui reductor de tura ție. Acest sistem de ac ționare trebuie s ă permit ă reglarea tura ției melcului.
Prin varia ția tura ției melcului se poate modifica atât viteza de extru dare cât și
cantitatea de material plastic topit extrudat. În a cest fel se pot ob ține folii de lungimi ale
circumferin ței și grosimi diferite. Caracteristicile dimensionale ale foliei sunt ob ținute (pentru
un debit de material dat) în func ție de volumul de aer din interiorul balonului ce se formeaz ă
între capul de suflare și rolele presoare 4 din cadrul dispozitivului de tr agere. Trebuie
men ționat c ă se sufl ă aer în balon pân ă când se ob țin caracteristicile dimensionale
ale foliei, dup ă care se închide robinetul de pe conducta de aer. D e asemenea, capul de
suflare este prev ăzut cu un sistem de circula ție pentru aerul de r ăcire a balonului, întrucât la
ie șirea din extruder masa plastic ă este în stare topit ă și prezint ă o rezisten ță mecanic ă sc ăzut ă.
Aerul este dirijat sub forma unui con în jurul balo nului care se formeaz ă, iar temperatura lui
trebuie s ă fie optim ă.
Viteza și temperatura aerului de r ăcire a balonului influen țeaz ă mult modul de
func ționare a instala ției și productivitatea acesteia.
Așa cum s-a mai ar ătat exist ă mai multe variante de amplasare a principalelor
subansamble ce formeaz ă o linie tehnologic ă de fabricat folie, dar principiul procedeului
este acela și.
În cazul fabric ării foliilor de grosimi foarte mici (folia stretch) filiera nu mai este
circular ă ci plat ă, iar la ie șirea din extruder folia intr ă în contact cu un tambur de
diametru mare r ăcit for țat cu ap ă, astfel încât folia s ă se r ăceasc ă foarte rapid și s ă capete
rezistenTa mecanic ă necesar ă antren ării și înf ăș ur ării sub form ă de role (bobine).

2.5 . Fabricarea tuburilor

Tuburile lungi din mase plastice se ob țin pe linii tehnologice care, pe lâng ă
extruderul propriu-zis se ata șeaz ă subansamble care asigur ă calibrarea tubului, r ăcirea

16

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
acestuia, tragerea și înf ăș urarea pe tamburi (pentru dimensiuni mai mici) sau debitarea și
stivuirea pentru tuburile de diametre și grosimi de perete mai mari sau pentru materiale
plastice rigide (de exemplu PVC).
În figura 5, se prezint ă schema unei instala ții de tragere-calibrare din cadrul unei linii de
fabrica ție tuburi din mase plastice.
La ie șirea din filiera extruderului 3, tubul format din material topit intr ă în
dispozitivul de calibrare 7, care se mai nume ște și filier ă rece. A șa cum se poate vedea în
figura 5. Dispozitivul este constituit dintr-un cil indru interior prin care trece tubul, la
exteriorul cilindrului sunt realizate trei comparti mente (zone) care au func ții bine definite
și anume:
-prima zon ă în sensul deplas ării tubului, este zona de r ăcire cu ap ă ce are ca scop crearea unui
strat sub țire de material solidificat la suprafa ța tubului;
-a doua zon ă, este zona de calibrare exterioar ă a tubului; în peretele cilindrului sunt
practicate orificii prin care materialul tubului af lat în stare plastic ă este aspirat cu ajutorul
vidului (incinta este racordat ă la o pomp ă de vid), în felul acesta peretele exterior al
tubului este obligat s ă muleze perfect pe peretele interior al cilindrului de calibrare și s ă ia
forma și dimensiunile acestuia;
-zona a treia, care are un volum mai mare decât pri ma și este puternic r ăcit ă cu ap ă se
nume ște zon ă de r ăcire; la trecerea prin acest compartiment începe so lidificarea inimii de
material din peretele tubului .

17

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

Fig.5. Schema instalatiei de calibrare si tragere d in cadrul liniilor de fabricare a tuburilor de diam etre mari sau din materiale plastice
rigide: 1-tub calibrat; 2-poanson; 3-filiera; 4-re zistenta electrica pentru incalzirea filierei; 5-te rmocuplu; 6-tub; 7-dispozitiv de
calibrare; 8-baie de racire; 9 si 10-sisteme de et ansare; 11-dispozitiv de tragere cu senile; 12-disp ozitiv de taiere la lungime
În componen ța liniei de tragere a tuburilor prezentate intr ă și dispozitivul de t ăiere la
lungime, sistem ce se deplaseaz ă împreun ă cu tubul pân ă se definitiveaz ă procesul de tăiere,
dup ă care revine în pozi ția ini țial ă și începe t ăierea unui alt tronson de Teava. Trebuie s ă
existe o corelare între mi șcările de deplasare și de t ăiere ale dispozitivului cu viteza de
deplasare a tubului.
Pentru corelarea tuturor parametrilor de proces, po rnind de la granulele de mas ă
plastic ă din care se fabric ă tubul și pân ă la debitarea acestuia la lungime, instala țiile de
ultim ă genera ție sunt înzestrate cu calculatoare de proces. în fu nc ție de tipul materiei
prime și de dimensiunile tubului se stabilesc to ți parametrii de lucru atât pentru procesele
ce se desf ăș oar ă în zona extruderului propriu-zis, cât și în zonele de calibrare și r ăcire
inclusiv la opera ția de t ăiere. Aceste tipuri de instala ții, ca și altele din categoria
instala țiilor de prelucrat mase plastice au un grad înalt d e automatizare și sunt foarte
productive.
Trebuie men ționat faptul c ă toate instala țiile de fabricare a foliilor, a tuburilor
(țevilor) precum și a tuturor profilelor sunt instala ții cu func ționare continu ă. La punerea
în func țiune a unei astfel de instala ții se înc ălzesc p ărțile din instala ție care necesit ă acest
proces, dup ă care urmeaz ă pornirea propriu-zis ă când materialul începe s ă curg ă și se
realizeaz ă traseul acestuia de la ie șirea din extruder și pân ă la înf ăș urarea foliei sau
tăierea tuburilor sau profilelor (în afar ă de cazul în care acestea se înf ăș oar ă pe tamburi).
Dup ă încheierea acestei etape urmeaz ă opera ția foarte important ă de reglare a
parametrilor dimensionali ai produselor care se fab ric ă.
Dup ă stabilirea și reglarea corespunz ătoare a parametrilor de regim, instala ția
func ționeaz ă continuu, pân ă la oprirea instala ției sau pân ă la modificarea caracteristicilor
dimensionale ale produsului, când este necesar ă o nou ă etap ă de reglare pentru ob ținerea noilor
parametrii de regim.

18

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

2.6. Injectarea maselor plastice

Procesul de injectare este un fenomen ciclic, fieca re ciclu fiind format din mai
multe opera ții. Realizarea unei piese injectate presupune urm ătoarele opera ții:
alimentarea cu material (dozarea);
-înc ălzirea și topirea materialului în cilindrul ma șinii;
-închiderea matri ței;
-întroducerea materialului topit sub presiune în ma tri ță;
-solidificarea și r ăcirea materialului din matri ță;
-deschiderea matri ței.
În figura 6 se prezint ă simplificat realizarea unei piese prin injec ție. Materia prim ă
sub form ă de granule se introduce în pâlnia de alimentare 8, de unde cade în cilindrul de
injectare 5. Materialul plastic ajuns în cilindrul de injectare este transportat de c ătre
melcul 7, în timpul mi șcării de rota ție, spre capul cilindrului, unde se afl ă duza de
injectare 4. Mi șcarea de rota ție a melcului se realizeaz ă cu ajutorul sistemului de
angrenare 9. Pe parcursul deplas ării de-a lungul cilindrului materia prim ă (care poate fi
sub form ă de granule sau pulbere) este topit ă de c ăldura generat ă de procesele de frecare
din interiorul cilindrului și de elementele înc ălzitoare 6, amplasate în exteriorul
ansamblului cilindru-melc. Materialul plastic topit este împins sub presiune în matri ța 2,
de c ătre melcul 7, ca urmare a presiunii exercitate de p istonul 10 din cadrul cilindrului de
presiune cu dubl ă ac țiune 11. Dup ă solidificarea și r ăcirea materialului în matri ță, platoul
mobil 1 al ma șinii de injectat se îndep ărteaz ă de platoul fix 3. Astfel matri ța se deschide
și ca urmare a ac țion ării sistemului de aruncare al matri ței, piesa injectat ă 12 este
aruncat ă din matri ța ma șinii, prin duza și canalele matri ței, pân ă în matri ță pentru umplerea
complet ă a cavit ății acesteia.
Presiunea din matri ță atinge valori maxime la sfâr șitul cursei melcului și depinde
de for ța exercitat ă de ansamblul melc-piston, vâscozitatea polimerului și de rezisten ța
hidraulic ă a traseului format din duz ă, canale de alimentare și cavitatea propriu-zis ă.

19

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

Fig.6. Schema de principiu a prelucr ării prin injectare a
maselor plastice:
a)injectarca materialului în matri ță; b) solidificarea și r ăcirea
topiturii;
c) deschiderea matritei și aruncarea piesei din matrita. 1-platoul
mobil; 2-matriT ă; 3-platou fix; 4-duza de injectare; 5-cilindru; 6-
elemente de înc ălzire; 7-melc. 8-pâlnie de alimentare. 9-sistem
de antrenare în mi șcare de rota ție a melcului; 10-piston, 11 –
cilindru de presiune cu dubl ă actiune. 12-piesa injectata

Temperatura matri ței trebuie s ă fie mai sc ăzut ă decât cea a materialului pentru a
permite o r ăcire cât mai rapid ă a acestuia, dup ă ce s-a format piesa. În ceea ce prive ște
gradientul de temperatur ă dintre materialul injectat și matri ță trebuie f ăcut ă precizarea c ă acesta
trebuie s ă fie optim, pentru a evita pericolul cre șterii tensiunilor interne din piesele injectate și
deform ării lor ulterioare. Este evident faptul c ă un gradient de temperatur ă mai mare ar
mic șora ciclul de fabrica ție al unei piese și ar m ări productivitatea procesului, îns ă
trebuie evitate fenomenele ar ătate.

20

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
În timpul procesului de r ăcire trebuie realizat ă o corelare foarte important ă între
presiune și temperatur ă. Astfel, pe m ăsur ă ce polimerul se r ăce ște și volumul acestuia scade
trebuie aplicat ă o presiune ulterioar ă care s ă determine introducerea unui noi cantit ăți
de topitur ă. Se ajunge la o valoare maxim ă a presiunii interioare dup ă care aceasta scade
pân ă la valoarea presiunii de rigidizare (presiunea de rigidizare reprezint ă presiunea la care
se solidific ă polimerul în re țeaua de alimentare și este de circa 10 % din valoarea presiunii
maxime înregistrate la procesul de injectare).
Injectarea materialelor plastice este un proces cic lic care cuprinde opera ții care nu sunt
perfect delimitate. Astfel, plastifierea termic ă a polimerului începe înaintea
deschiderii matri ței și evacu ării produsului.

2.7. Presarea maselor plastice

Este procedeul cel mai utilizat și cel mai economic pentru prelucrarea materialelor
plastice termoreactive. El const ă în comprimarea cantit ății necesare de material într-o
matri ță înc ălzit ă. Sub influen ța temperaturii și a presiunii materialul de tope ște, umple forma
și se înt ăre ște prin polimerizare.
În func ție de modul în care materialul p ătrunde în form ă se disting dou ă variante:
presarea direct ă și presarea prin transfer.
La presarea direct ă, materialul (granule sau pulbere) se introduce direct în
cavitatea formei, unde este presat și înc ălzit; presiunea ac ționeaz ă toat ă perioada de
formare. Temperatura și durata procesului depind de natura materialului.
Sub influen ța presiunii și a c ăldurii, în material se produce fenomenul ireversibi l
de polimerizare sau policondensare; la terminarea r eac ției, materialul, care a c ăpătat deja
forma piesei, este înt ărit. Se deschide forma și se extrage piesa. Dezavantajele acestui
procedeu constau în configura ția relativ complicat ă a cuibului de presare, durabilitatea
sc ăzut ă a acestuia și calitatea necorespunz ătoare a pieselor cu configura ție complicat ă.
Aceasta din urm ă este cauzat ă de neuniformitatea înc ălziri diferitelor p ărți ale piesei și de
apari ția fisurilor pe suprafa ța lor.

21

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

Fig. 7. Fazele pres ării directe: a) umplerea formei; b) presarea materialului; c) r etragerea
poansonului: d) extragerea piesei; 1-poanson; 2-matri ța; 3-piesa; 4-extractor
Procedeul de presare prin transfer elimin ă par țial aceste neajunsuri. In acest caz
materialul este introdus într-o camer ă unde este înc ălzit și presat. Când materialul ajunge în
stare plastic ă, el este împins prin ni ște canale executate în form ă și p ătrunde în
cavit ățile de turnare, pe care le umple. Dup ă terminarea reac ției de polimerizare sau
policondensare și înt ărirea piesei, aceasta va fi extras ă din form ă.

Fig. 8. Fazele pres ării prin transfer
Presarea prin transfer are și o serie de dezavantaje. Astfel, cantitatea de de șeuri
este m ărit ă de materialul care r ămâne pe canale, procedeul fiind economic numai în c azul
unor piese mai mari sau dispuse în ciorchine. Din c auza curgerii prin canale, materialul
de umplutur ă se orienteaz ă pe anumite direc ții, și piesa presat ă are o rezisten ță
neuniform ă. Matri țele pentru presarea prin transfer sunt mai scumpe și mai preten țioase
ca execu ție decât cele pentru presarea direct ă. Temperatura de lucru este cu 10…25°C mai
mare.

22

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
În ambele variante, se pot folosi concomitent unul sau mai multe loca șuri de
formare.
Temperatura influen țeaz ă durata ciclului de execu ție, presiunea necesar ă și
calitatea produsului. Cu cre șterea temperaturii, pân ă la o valoare bine determinat ă pentru
fiecare material în parte, se mic șoreaz ă durata men ținerii piesei în form ă și se
îmbun ătățesc propriet ățile fizice și mecanice ale acesteia.
La temperatur ă prea înalt ă se m ăre ște viteza de înt ărire a materialului, ceea ce
poate duce la umplerea incomplet ă a formei sau la arderea materialului. Temperaturil e prea
ridicate pot duce și la apari ția fisurilor pe suprafa ța piesei, pentru c ă stratul exterior se
înt ăre ște mult mai repede decât miezul, iar gazele ce apar în urma înt ăririi ulterioare a
miezului distrug stratul exterior atunci când piesa este extras ă din form ă.
La temperaturi prea sc ăzute, piesele se înt ăresc mai încet și men ținerea sub
presiune trebuie prelungit ă, ceea ce mic șoreaz ă productivitatea prelucr ării. Pot ap ărea, de
asemenea, cr ăpături pe suprafa ța piesei, deoarece stratul exterior al acesteia, pu țin înt ărit, nu
poate rezista la presiunea gazelor ce se degaj ă în masa materialului.Calitatea piesei presate
este determinat ă și de uniformitatea înc ălzirii formei.

2.8. Turnarea la rece a maselor plastice
Prin acest procedeu se realizeaz ă înglob ări (îmbr ăcarea unui aparat sau montaj
electric într-un strat de r ăș ini), etan șă ri, turn ări de piese masive cu diferite profile,
impregn ări. Se folosesc de regul ă r ăș ini epoxidice, fenolice, poliesterice și siliconice.
In cele ce urmeaz ă se va prezenta, în special, turnarea la rece a r ăș inilor
epoxidice, ele fiind cele mai r ăspândite.
înainte de începerea turn ării, r ăș inile se amestec ă la temperatura camerei cu materialul de
înt ărire. în cazul r ăș inilor epoxidice, înt ăritorul este format din amine sau poliamine. În
cazul înt ăririi cu amine, reac ția fiind exoterm ă trebuie luate m ăsuri pentru evacuarea
căldurii din amestec. Pentru a se putea controla omog enitatea amestecului se introduce în
înt ăritor un colorant.
Când în compozi ția amestecului intr ă și material de umplutur ă, acesta se introduce
în r ăș in ă și se amestec ă bine. În timpul amestec ării în r ăș in ă intr ă și o cantitate de aer,

23

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
care trebuie eliminat. Evacuarea natural ă a aerului este cu atât mai dificil ă cu cât
amestecul este mai vâscos. în cazul amestecurilor v âscoase se face o degazare for țat ă într-un
recipient în care se ob ține vid de 0,1… 3 mm Hg.
Pentru turnarea r ăș inilor epoxidice se folosesc forme metalice.
Formele se ung în prealabil cu substanTe de demular e pentru a împiedica aderarea
răș inilor la pere ții acestora. În acest scop se folosesc r ăș ini vinilice sau acrilice, ceruri,
lacuri, vaseline siliconice, care prezint ă o aderen ță foarte sc ăzut ă fa ță de r ăș inile
epoxidice înt ărite. La r ăș inile cu înt ărire la rece se folose ște de regul ă ceara de albine sau
un amestec de parafin ă și cear ă de albine care se aplic ă pe form ă cu pensula. La r ăș inile
cu înt ărire la cald se utilizeaz ă drept substan țe de demulare lacurile, uleiurile și vaselinele
siliconice. Formele se preînc ălzesc la o temperatur ă cu pu țin mai mare decât temperatura
de turnare a r ăș inii.
Turnarea propriu-zis ă a r ăș inii se efectueaz ă în aer liber, în vid sc ăzut 0,30 mm
Hg) sau în vid înaintat (0,1… 1 mm Hg). Dup ă înt ărire, piesa se extrage din form ă.
Turnarea la rece, de și folose ște forme din materiale cu rezisten ță redus ă și are un
consum mic de energie, este un procedeu relativ scu mp, cu un ciclu de turnare lung.

2.9. Calandrarea maselor plastice
Procedeul const ă în trecerea materialului plastic printre doi pân ă la cinci cilindrii
rotitori, în vederea ob ținerii unor folii. Se pot ob ține folii netede sau cu modele imprimate
în relief. De asemenea se poate asigura dublarea (l ipirea a dou ă folii din material plastic
identice sau diferite) și acoperirea cu material plastic a unor materiale t extile, a hârtiei
etc.
Principiul procedeului de calandrare este prezentat în figura 9.

24

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

Fig. 9. Schema procedeului de calandrare:
1-bobin ă cu material textil; 2-mas ă suport; 3-masa plastica; 4-
cilindrii de presare. 5-cuptor tunel ; 6-role de debitare; 7-bobine cu produs
finit

2.10. Sudarea maselor plastice

Materialele plastice pot fi îmbinate printr-o varie tate destul de mare de procedee. În
marea lor majoritate, materialele termoplastice se îmbin ă prin sudare,in timp ce materialele
termoreacitive se frn&ina, uuu u/ca, prut lipire.
Materialele termoplastice se sudeaz ă înc ălzindu-le peste temperatura de curgere.
Procedeele de sudare a maselor plastice se clasific ă în funcTie de purt ătorul de energie
utilizat astfel:
-sudare cu corpuri solide (pan ă înc ălzitoare, benzi de sprijin);
-sudare cu gaze înc ălzite;
-sudare cu energie mecanic ă (ultrasunete);
-sudare cu rezisten ță electric ă;
-sudare cu radia ții.

25

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice

2.11. Prelucr ări mecanice prin a șchiere aplicate maselor plastice

Prelucrarea mecanic ă prin a șchiere se aplic ă pieselor din mase plastice pentru:
ob ținerea unei precizii dimensionale ridicate, o mare precizie a formei, m ărirea
posibilit ăților de montaj (g ăuri suplimentare, degaj ări etc), precum și pentru eliminarea
unor defecte de fabrica ție rezultate la injectare (bavuri, deform ări etc.), rizuri
longitudinale la țevi.
Pentru determinarea alegerii sculelor și a condi țiilor de lucru este necesar s ă se țin ă
seama de câteva caracteristici care difer ă mult de cele ale metalelor: conductibilitatea term ic ă
mic ă, punct de topire redus, modul de elasticitate mic.
Răcirea în timpul a șchierii cu ajutorul unui lichid permite obTinerea u nor viteze sporite de
prelucrare și ob ținerea unei suprafe țe finite superioare. Se pot folosi și în acest caz
lubrifian ții folosi ți la prelucrarea metalelor (ulei, ulei emulsionat), agen ți sintetici sau ap ă
pur ă.
Principalele opera ții care se pot executa asupra pieselor din mase pla stice sunt:
1. Debitarea , se poate realiza cu fier ăstr ăul circular sau cu fier ăstr ăul tip panglic ă.
2. Strunjirea . La strunjirea materialelor plastice se pot folosi acelea și cu țite ca la
prelucrarea metalelor, dar unghiurile cu țitului sunt pu țin modificate, dupa anumite
indica ții tehnologice pentru diferite cu țite de strung în func ție de materialul termoplastic
prelucrat. În func ție de viteza de a șchiere recomandat ă pentru un material, precum și de
diametrul piesei prelucrate, se poate determina tur a ția de prelucrare pentru diferite
materiale din care este confec ționat cu țitul de strung .
3. Frezarea . Materialele termoplastice se pot prelucra prin fr ezare folosind scule
asem ănătoare cu cele de la prelucrarea metalelor. Pentru d iferite materiale termoplastice se
recomand ă anumi ți parametri tehnologici la prelucrare. În func ție de viteza de a șchiere și
diametrul frezei cu care se prelucreaz ă se poate determina turaTia sculei. Și la frezare se
recomand ă ca temperatura de prelucrare s ă nu dep ăș easc ă 60° C, r ăcirea realizându-se cu aer
sub presiune. Se acord ă o aten ție deosebit ă fix ării pieselor pe masa ma șinii datorit ă
posibilit ăților de deformare ale acestora.
4. Găurirea . La executarea opera ției de g ăurire se recomand ă s ă nu se dep ăș easc ă
temperatura de 60 °C. Datorit ă dilat ării termice a g ăurii în timpul prelucr ării, dup ă r ăcire

26

Capitolul 2 Metode de prelucrare a maselor plastice
diametrul acesteia se va mic șora. Din acest motiv se recomand ă folosirea unor burghie
mai mari cu (0,1 …0,2 )D decât diametrul g ăurii. R ăcirea burghiului în timpul prelucr ării
se realizeaz ă cu aer sub presiune. La g ăurire se pot folosi burghie obi șnuite, elicoidale. In
funcTie de diametrul g ăurii și viteza de a șchiere, se poate determina tura ția recomandat ă
pentru scul ă.
La prelucrarea g ăurilor cu diametru mai mare de 10 mm se recomand ă g ăurirea în mai
multe trepte, prima gaur ă având diametrul (0,25… 0,3 )D.
5. Rectificarea . Reperele executate din anumite materiale (policar bonat, polimetacrilat de
metil) care necesit ă o precizie ridicat ă se supun opera ției de rectificare. La rectificare se
folosesc pietre de rectificat cu granula ție fin ă (minimum 200) și liant moale. Viteza de
rectificare se recomand ă s ă fie aproximativ 40…50 m/s. în timpul opera ției de rectificare se
recomand ă r ăcirea intens ă cu lichid de r ăcire.
6. Lustruirea . Opera ția se aplic ă pentru a elimina unele suprafe țe matisate (urma
bavurilor, a unor defecte etc.). Lustruirea se real izeaz ă în dou ă faze: prelustruirea se face cu
disc pe care se aplic ă past ă de lustruire, iar lustruirea final ă se face de asemenea cu disc și
past ă special ă. Discurile sunt confec ționate din bumbac sau țes ătur ă. Acestea au vitez ă
periferic ă situat ă în domeniul 2000… 3000 rot/min.

27

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena

Capitolul 3. Extrudarea foliilor din polietilen ă
Sursa : Procese si utilaje in industria de prelucra re a compu șilor macro-moleculari
(Radu Z. Tudose)

3.1.Generalități
La prelucrarea prin extrudare materialul este topit și for țat s ă treac ă sub presiune
printr-un orificiu (duza) care modeleaz ă materialul într-un profil dorit. În general topire a
materialului printr-un tub cilindric este înso țit ă de înc ălzirea exterioar ă creat ă de frecarea
dintre material și șnecul extruderului. Șnecul genereaz ă deasemeni și presiunea necesar ă
trecerii topiturii prin duz ă. Materialele extrudate pot fi polimeri, metale, ca uciuc sau chiar
produse din industria alimentar ă cum ar fi spaghete.
Procesul de extrudare poate fi continuu sau discontinuu. În cazul procesului de
extrudare al foliilor, țevilor, fibrelor, vorbim de extrudare continu ă. La fabricarea
flacoanelor, recipientelor, extrudarea este de tip discontinuu, precum si injectarea maselor
plastice.
3.2. Principalele elemente constructive ale unui ex truder cu un singur șnec

Principalele elemente constructive ale unui extruder mono- șnec sunt un șnec fixat într-
un cilindru prev ăzut cu un co ș de alimentare la început si cu o duz ă la ie șire.
Co șul, (pâlnia) de alimentare, este un rezervor pentru masa plastic ă și în acela și
timp asigur ă curgerea uniform ă a materialului în cilindru. Are forma de trunchi d e
piramid ă și col țuri te șite, se fixeaz ă cu o flan șă cu șuruburi pe o alt ă flan șă care se poate i
învârti în jurul unui ax vertical pentru a ajunge i n pozi ția închis sau pentru golirea lui. În
fiecare pozi ție este asigurat cu un indexor cu arc. Pentru a se putea constata gradul de
umplere a pâlniei, co șul este prev ăzut pe peretele lateral cu un vizor din plexiglas p e toata
în ălțimea lui.
Cilindrul si duza sunt înc ălzite electric iar mi șcarea de rota ție a șnecului este
executat ă cu un motor cu tura ție variabil ă. În opera țiile continue cum ar fi extrudarea
foliilor țevilor sau a unor bare cu diferite profile, capul d e extrudare, duza, precum și
cilindrul extruderului sunt prev ăzute cu ventilatoare, pentru a men ține temperatura din
zona respectiv ă într-un anumit interval.

28

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena
La extrudarea discontinu ă, este necesar ă oprirea si repornirea șnecului la fiecare ciclu de
func ționare, forma si m ărimea șnecului în acest caz fiind la fel, dar modul de ac ționare fiind
diferit. Șnecul are mai multe goluri începând cu zona de alim entare pân ă la zona de ie șire
(duza), primirea polimerului sub forma de granule, buc ăți sau pulbere de la co șul de
alimentare, de a dispersa amestecul de solide primi te, de a completa topirea materialului,
pentru a imprima topiturii o presiune destul de mar e pentru a învinge for țele de frecare la
ie șirea prin duza si de a distribui in mod egal presiu nea la ie șirea prin duz ă. Pentru a se putea
realiza acest lucru, șnecurile din dotarea extruderelor mono șnec, sunt împ ărțite în trei sec țiuni:
admisie de material , compresie sau forfecare și pomparea topiturii prin duz ă, dar mai exist ă
și șnecuri cu o zon ă în plus, de ventilare urmat ă de o alta zon ă de tranzi ție sau compresie.

Fig. 10. Snec

Pentru ca distribu ția topiturii s ă se distribuie în mod egal la ie șirea prin duz ă, se
folose ște capul de suflat cu pl ăci (fig. 11 )

29

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena

Fig. 11. Cap de suflat cu pl ăci

3.3. Sisteme de ac ționare cu tura ție variabil ă
Ma șinile de extrudat necesit ă controlul tura ției într-un domeniu foarte larg, de la 0 la
100 rpm, în func ție de materialul extrudat, re țeta folosit ă, etc, folosindu-se de obicei motoare
de curent continuu cu tura ție variabil ă astfel ob ținându-se și un factor de putere redus.
Principalele avantaje sunt domeniul de vitez ă de la 1..200, eficien ța ridicat ă, cuplu constant la
tura ții mici și posibilitatea de control rapid ă asupra vitezei de la panourile de control datorit ă
unei iner ții mici. Mi șcarea de rota ție de la motorul de ac ționare la șnec se face prin intermediul
unui reductor de tura ție și cu ajutorul unor curele.
În prezent majoritatea motoarelor de cc folosite în ac ționarea extruderelor sunt
alimentate la sisteme de tensiuni trifazate continu e, redresate de la un sistem trifazat de
tensiuni alternative, iar controlul vitezei se face cu ajutorul tahogeneratoarelor. Când se scade
tensiunea de excita ție, scade viteza arborelui motor în mod liniar dar se men ține un moment
suficient de mare pentru procesul de extrudat.

30

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena

3.4.Cap de suflat, distribuitor elicoidal
Materia prim ă topit ă este transportat ă printr-o sit ă în distribuitorul elicoidal, care are
sarcina s ă optimizeze și s ă distribuie materialul pentru o ie șire inelar ă (principiul
suprapunerii).

Fig. 12. Capul de extrudare (dorn, duza)

31

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena
Geometria diferitelor tipuri de melci și de capete de suflare difer ă una de cealalt ă. În
industrie exist ă bineîn țeles exemplare speciale cu un diametru al duzei de 2 m, special pentru
folii cu o l ățime de 12 m și mai mult. Pentru determinarea m ărimii distribuitorului elicoidal
trebuie s ă se cunoasc ă puterea debitului la topire, respectiv capacitatea – kg/h. Tipurile cele
mai uzuale au 6,8,12 sau 16 canale (spirale). În pr actica extrud ării foliei se pot folosi
echipamente de extrudat cu capul de extrudare fix s i tr ăgătorul mobil si echipamente de
extrudare cu capul de extrudare rotativ si tr ăgătorul fix. În ambele situa ții acestea au un singur
avantaj: de a distribui erorile de extrudare de pe suprafa ța foliei elicoidal, de a nu fi
distribuite de-a lungul aceleia și generatoare.

3.5.Alte echipamente

1.Sisteme de r ăcire cu ap ă care au rolul de a asigura o bun ă r ăcire a capului de extrudare sau
a altor p ărți ale instala ției de extrudare;

2.Sisteme de ac ționare hidraulic ă care sunt folosite la ac ționarea tr ăgătorului sau a altor p ărți
din componen ța ma șinii;

3.Sisteme de r ăcire cu aer care sunt de forma unor ventilatoare di spuse de-a lungul
melcului, și au rolul de a-l r ăci în cazul iner ției termice a rezisten țelor de înc ălzire și de a
elimina c ăldura produs ă prin lucru mecanic datorit ă for țelor mari de frecare din interior.
Acestea împreun ă cu rezisten țele de înc ălzire sunt comandate automat cu ajutorul
releelor statice, a senzorilor sau cu ajutorul echi pamentelor numerice;
4.Aparate electronice inductive de m ăsurare a grosimii foliei, acestea sunt amplasate în
zona unde folia nu a fost înc ă pliat ă și unde are temperatura mediului ambiant. Valoarea
grosimii foliei poate fi citit ă direct sau poate fi transmis ă calculatorului de proces de unde poate
fi citit ă de operator;

5.Dispozitive de m ăsurare a debitului de aer din balon, – IBC (Inside- Bubble-
Cooling – (r ăcirea intern ă a bulelor) care sunt dispuse dup ă ie șirea din duza și au rolul de

32

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena
a regla automat debitul de aer din interiorul filmu lui in func ție de caracteristicile acestuia din
re țeta (grosime, diametru, etc); Comanda acestui schimb este dirijat ă de un bra ț mobil, care
la rândul lui pune în mi șcare o clapet ă de gâtuire. În ziua de azi se utilizeaz ă și senzori cu
ultrasunete pentru bra țul mobil. Acestea îng ăduie o operare f ără contact direct în instala ția de
comand ă superioar ă.

Fig.13. forma balonului in cazul r ăcirii interioare

6.Instala ția de calibrare. Diferitele instala ții de calibrare au sarcina de a limita
mobilitatea tubului de folie. Mi șcările tubului de folie influen țeaz ă calitatea produsului . In
practica industriala se folosesc 3 tipuri de sistem e de ghidare:
-cu bare din lemn;
-iris;
-cu co ș.

33

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena

a) b) c)

Fig.14. Metode de calibrare: a)cu bare din lemn; b) iris; c)cu co ș

Ghidare cu bare de lemn

Tubul de folie este ghidat numai cu ajutorul unor b are din lemn. În cadrul acestui
sistem de ghidare tubul de folie este ghidat numai cu ajutorul unor bare din lemn fixate
pentru fiecare tub de folie in parte. Sistemul poat e fi mai simplu f ără posibilitatea de
fixare pentru o anumita pozi ție, caz în care viteza de deplasare a foliei nu poa te dep ăș i
anumite limite. În cazul în care sistemul este mai complex, barele din lemn se pot deplasa
cu ajutorul unor sisteme mecanice formate din ro ți din țate, cremaliere sau sistem șurub-
de-transmisie. În acest caz mai exist ă posibilitatea regl ării mai rapide a distan țelor
corespunz ătoare dintre bare, diferitelor tipuri de folie și lucrul cu vitez ă de extrudare mult
mai mare.
Se folosesc bare din lemn pentru c ă este un bun izolator electric (nu se încarc ă cu
electricitate static ă). La sistemele de ghidare mai complexe componenta mecanic ă de
ac ționare a barelor se confec ționeaz ă din materiale metalice, iar p ărțile care vin in contact cu folia
din polietilen ă sunt placate cu stinghii din lemn.

34

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena
Diafragmele „Iris” se utilizeaz ă în special pentru instala țiile de extrudare HDPE fără
instala ție de r ăcire intern ă.
Dezavantajele nu apar la ajustarea manual ă, ci la blocarea c ăldurii de dedesubtul
diafragmelor, lucru care încetine ște r ăcirea tubului de folie. Un avantaj deosebit îl
reprezint ă caracteristica rotund ă a diafragmei și faptul c ă este avantajoas ă din punct de
vedere al costului. Din acest motiv mai sunt oferta te înc ă și azi foarte des.
În cazul calibr ării cu co ș de ghidare , suprafa ța de ghidare este de regul ă 1,5 x
diametrul tubului de folie. Segmentele de ghidare i ndividuale sunt echipate cu role/ tuburi mici
de teflon, astfel încât s ă nu se produc ă zgârieturi / marcaje pe produsul finit. Aceasta es te
important pentru folii care solicit ă propriet ăți optice. Versiunea standard a co șurilor este dotat ă
cu motoare pentru ajustarea în ălțimii și a diametrului.
Avantaje:
– propriet ăți bune de ghidare;
– frecare minim ă;
– sc ăderea temperaturii;
– comanda debitului de aer din interiorul balonului este posibil ă.
Dezavantaje:
– murd ărirea și uzarea rolelor/ tuburilor de teflon la viteze mar i;
– sunt scumpe.

7. Sisteme de ghidaj al foliei (fig.15). Acesta est e amplasat pe traseul urmat de folie,
dup ă trag ător dar înainte de înf ăș ur ător și are rolul de a elimina cutele care apar pe folie, de a
alinia folia între tr ăgător si înf ăș ur ător. Este alc ătuit din dou ă cadre, unul mobil si cel ălalt
fix, pe care sunt fixa ți și doi cilindrii de ghidaj, iar cu ajutorul unor mot oare comandate de
un echipament numeric și doi senzori cu infraro șii se realizeaz ă ghidajul foliei în timpul
deplas ării acesteia c ătre înf ăș ur ător.

35

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena

Fig. 15. Sistemul de ghidaj

3.6 Tr ăgătorul

Este un echipament electromecanic care face parte d in alc ătuirea unei instala ții de
extrudat folie. În prezent cele mai folosite tipur i de tr ăgătoare sunt cele rotative (atunci când
capul de extrudat este fix), dar se mai întâlnesc î n practic ă și tr ăgătoare fixe (atunci când
capul de extrudare este rotativ). Ambele tipuri de ansamble, tr ăgător-cap de extrudare
având acela și scop, acela de a nu distribui erorile de extrud are de-a lungul aceleia și
generatoare a bulei. Schema de principiu a unui tr ăgător rotativ este prezentat ă în figura.in
cazul unui tr ăgător fix, plierea foliei se realizeaz ă cu ajutorul unor panouri sub forma de
gr ătare denumite jaluzele.

3.7 Înfăș ur ătorul

Are rolul de înf ăș ura folia sub form ă de bobine, indiferent de forma sub care
aceasta a fost tăiat ă. El este ac ționat electric dar poate con ține și elemente de ac ționare

36

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena
hidraulice si pneumatice. Înf ăș urarea se realizeaz ă în contact cu un cilindru rotitor a c ărei
vitez ă periferic ă este egal ă cu viteza de deplasare a foliei, viteza de extruda re.

Tr ăgător Rotativ

Extruder Inf ăș ur ător

Fig.16. Mecanism de tras cu rotitor

3.8. Siguran ța în func ționare a extruderului

Pentru pornirea extruderului în sarcin ă se întocmesc și se respect ă anumite
instruc țiuni pentru a evita ruperea melcului sau deteriorar ea ac țion ării în general. Se
urm ăresc în general urm ătoarele aspecte:
-înc ălzirea masei plastice conform tehnologiei de fabric a ție a beneficiarului pân ă ce se
ob ține plastifierea și omogenizarea ei;

37

Capitolul 3 Extrudarea foliilor din polietilena

-se va verifica dac ă temperatura realizat ă corespunde cu cea reglat ă pe fiecare
zon ă;
-se verific ă dac ă motorul este reglat pe tura ția minim ă de impuls contolant în
acela și timp ca ampermetrul s ă nu dep ăș easc ă valoarea maxim ă a curentului;
-dac ă ampermetrul nu indic ă mai mult de valoarea maxim ă a curentului se va
ac ționa butonul de pornire.
Subansamblurile componente ale extruderului necesit ă rodaj la beneficiar, la
produc ător fiind efectuat pe bancuri de prob ă. În primele ore de func ționare ale unei
ma șini de extrudat noi, se vor utiliza numai 50% din p osibilit ățile ei.
La o func ționare a ma șinii un timp mai îndelungat, se va scoate melcul, s e va cur ăța
împreun ă cu cilindrul, apoi se vor unge cu unsoare siliconi c ă.

38

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare

Capitolul 4. Proiectarea instala ției electrice de înc ălzire și ac ționare a extruderului

4.1 Generalit ăți
În cazul ma șinii de extrudat MEP 90 PEJD(fabricata de Siemens), instala ția electric ă
de ac ționare a ma șinii se compune din: dulapul cu aparate, pupitrul d e comand ă amplasat în
consola pe ma șin ă, elemente electrice de pe ma șin ă (motoare, rezisten țe de înc ălzire,
limitatori, butoane de comand ă). Condi țiile de func ționare ale instala ției electrice sunt
urm ătoarele:
-temperatura mediului ambiant: +5°…+35°C;
-umiditate relativ ă: 80% la +20°C;
-atmosfera neutr ă.
Alimentarea instala ției electrice se va face de la o re țea de curent alternativ
trifazat ă cu conductor de nul, 380V,50 Hz, puterea absorbit ă este de circa 103 KVA.
Alimentarea se va executa printr-un cablu de cupru cu izola ție PVC de sec țiune
corespunz ătoare în func ție de puterea absorbit ă, tensiunea de alimentare și condi țiile de pozare
respective. Conductoarele fizice se vor lega la bor nele R S T ale întrerup ătorului general iar
conductorul de nul la borna de nul a dulapului.
Ac ționarea melcului se face cu ajutorul unui motor de curent continuu cu excita ție
separat ă și ventila ție for țat ă. Varierea vitezei de rota ție se face la cuplu constant prin varierea
tensiunii rotorice dat ă de un variator electronic de tura ție cu tiristori.
Pentru înc ălzirea extruderului se alege o variant ă de înc ălzire cu ajutorul
rezisten țelor electrice. În compara ție cu alte metode de înc ălzire, înc ălzirea cu ajutorul
energiei electrice prezint ă avantaje importante care au sporit folosirea ei pe scar ă tot mai
larg ă:
-simplitatea transportului energiei electrice , con di ții mai bune de munc ă;
-posibilitatea ob ținerii unor temperaturi ridicate, prin concentrarea unor surse de c ăldur ă în
spa ții restrânse;
-posibilitatea mecaniz ării, automatiz ării si introducerii proceselor electrotermice în li nii
automate de produc ție în flux continuu;
Îns ă folosirea rezisten țelor electrice de înc ălzire poate fi înso țit ă și de dezavantaje:
-costul ridicat al enegiei electrice în compara ție cu costul unei cantita ți echivalente de
combustibil clasic;

39

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare

-complica ția constructiv ă a echipamentului și cheltuieli mari de investi ții.
În concluzie procesul electrotermic nu se alege la întâmplare ci numai atunci
când:
-procesul electrotermic realizeaz ă o eficien ță economic ă;
-procesul electrotermic permite o ridicare a calit ății produselor care s ă compenseze
ridicarea costurilor;
-este necesar ă o îmbun ătățire a condi țiilor de munc ă, o mic șorare a efortului fizic și o sporire
a securit ății muncii.
De-a lungul cilindrului ma șinii de extrudat se afl ă rezisten țele electrice de
înc ălzire, montate corespunz ător zonelor de înc ălzire și alese conform temperaturilor care
trebuie atinse și men ținute în aceste zone. De asemenea tot aici se reg ăsesc și
ventilatoarele de r ăcire care au rolul de a coborî temperatura extruder ului care ia na ștere ca
urmare a iner ției termice a rezisten țelor de înc ălzire și a topiturii sau ca urmare a unei p ărți din
lucrul mecanic efectuat care se transform ă în c ăldur ă.
Rezisten țele de înc ălzire și ventilatoarele de r ăcire sunt comandate automat cu
ajutorul unor dispozitive numite termoregulatoare . Acestea sunt aparate digitale,
programabile și care au rolul de a men ține pentru fiecare zon ă de înc ălzire un domeniu de
temperatur ă, comandând fie înc ălzirea, fie r ăcirea acesteia.

4.2 Alegerea tipului de ac ționare
Din condi țiile impuse de tehnologia de lucru se pot trage urm atoarele concluzii:
-puterea mecanic ă necesar ă ac țion ării principale este de 54 kW;
-viteza de rota ție a melcului trebuie s ă fie reglabil.
Din aceste considerente se alege o ac ționare electric ă in curent continuu reglabil ă,
nereversibil ă, cu limitarea curentului de pornire.Componenta de for ță este reprezentata in
figura 17.

40

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare

Fig.17. Circuitul de for ță din ac ționarea extruderului
Puterea motorului de ac ționare se alege din catalog de 55 kW. Schema bloc a
sistemului de ac ționare este prezentat ă in figura 18.

Fig.18. Reglarea paralel ă

A fost adoptat ă reglarea in paralel care const ă in aceea c ă fiec ărei m ărimi reglate i
se asociaz ă un regulator, ie șirile acestora fiind cuplate prin circuite logice a stfel încat s ă
lucreze în fiecare moment regulatorul potrivit. Fie care circuit de reglare poate fi
optimizat separat. Pentru ca s ă se ob țina rezultatele optime cu un regulator de tura ție PID

41

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare

este necesar ca numarul constantelor de timp s ă nu dep ăș easc ă 2, ceea ce se realizeaz ă
numai in cazul aliment ării pe indus prin redresoare comandate.
Se alege un motor de curent continuu de tipul Ce
caracteristici:
-putere nominal ă: 55 kW;
-tura ție nominal ă: 600 rot/min;
-tensiune excita ție: 110 V;
-cu tahogenerator;
-cu r ăcire for țat ă. 355 S, cu urm ătoarele
Caracteristicile motorului ventilatorului pentru r ăcirea motorului principal:
-putere: 1,1 kW;
-tensiune de alimentare: 380 V;
-tura ție: 300 rot/min;

4.3.Alegerea aparatelor pentru ac ționare
Siguran țele fuzibile se aleg în func ție de curentul nominal, de tensiunea nominal ă
și de capacitatea de rupere a curentului de scurtcir cuit. Curentul nominal al fuzibilului
trebuie sa corespund ă condi țiilor determinate de regimurile de func ționare posibile.
În regim de pornire : I F>I P/k , k=coeficient ce ține seama de tipul pornirii motorului.
Se aleg siguran țe fuzibile de tip MPR și siguran țe cu patron și soclu, având curentul
nominal de 2,10 si 25 A.
Întreruptoarele automate se aleg dup ă curentul nominal, tensiunea nominal ă,
capacitatea de rupere și dup ă domeniul de reglaj al declan șatoarelor cu care sunt echipate.
Stabilitatea dinamic ă la scurtcircuit a întreruptoarelor automate de joa s ă tensiune trebuie
verificat ă. Verificarea la stabilitate termic ă nu este obligatorie dac ă timpul de deconectare
nu dep ăș ește o secund ă iar puterea transformatorului care debiteaz ă pe scurtcircuit nu este
mai mare de 1800kVA.
Se alege întreruptorul automat tip ISOL 500 cu bobi na de 220Vc.c

42

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare

Contactoarele se aleg dup ă: – curentul normal;
– tensiunile nominale;
– capacitatea lor de c onectare sub curen ți de pornire.
Capacitatea de rupere a unui contactor este de circ a 10% mai mare decât I n.
Aceast ă caracteristic ă nu concureaz ă îns ă la alegerea contactorului deoarece rolul de a
întrerupe curen ți de scurtcircuit îl au siguran țele montate în amonte.
Se aleg:
Contactoare tripolare de tip TCA10 cu urm ătoarele caracteristici:
Un=500V
Ubob=220Vca
In=10A
Contactoare tripolare de tip TCA32 cu urm ătoarele caracteristici:
Un=500V
Ubob=220Vca
In=32A
Contactoare de comand ă de tip CC53 cu urm ătoarele caracteristici:
Un=380V
Ubob=220Vca
In=6A

Releele termice utilizate pentru protec ția la suprasarcin ă a circuitelor echipate cu
siguran țe fuzibile și contactoare trebuie s ă îndeplineasc ă aceea și condi ție ca și
declan șatoarele termice ale întrerup ătoarelor automate.
Ir=1.1*I c
Se aleg relee termice de tip TSA32 cu urmatoarele c aracteristici:
Un=500V
In=32A
Is=3,3A
Ir=2,6A

4.4 Func ționarea instala ției de inc ălzire
Cilindrul extruderului este inc ălzit in dreptul a 4 zone principale, cu ajutorul un or
rezisten țe electrice trifazate, conectate in conexiune stea și comandate cu ajutorul unor

43

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare
termoregulatoare bipozi ționale. Flan șa extruderului și schimb ătorul de site sunt de
asemenea incalzite cu ajutorul a 4 rezisten țe electrice monofazate. In dreptul fiec ărei zone de
inc ălzire de pe cilindru, se afl ă un ventilator de r ăcire ce are rolul de a coborî
temperatura in zona respectiv ă care cre ște datorit ă iner ției termice a materialului, frec ării și
datorit ă lucrului mecanic, o parte din care se transforma i n c ăldur ă.
Rezisten țele de inc ălzire și ventilatoarele de r ăcire, împreun ă cu un termocuplu
pentru m ăsurarea temperaturii corespunz ătoare fiec ărei zone de încalzire, formeaz ă un
ansamblu, care este conectat la câte un termoregula tor de tip TTM-J4. Astfel se urm ăre ște
men ținerea unei temperaturi intr-un domeniu corespunz ător fiecarei zone în parte. Dac ă
temperatura este prea mic ă, termoregulatorul comand ă pornirea rezisten ței prin
alimentarea cu curent a bobinei unui contactor. Dac ă temperatura a crescut peste pragul
prestabilit, el va comanda pornirea ventilatorului prin alimentarea cu curent a bobinei
unui contactor.

4.5. Punerea in func țiune a instala ției electrice

Ma șina nu va fi pus ă în func țiune și nu se vor face niciun fel de încerc ări sub
tensiune decât dup ă verificarea protec ției de legare la p ământ a ma șinii, dulapului și a
celorlalte elemente electrice de pe ma șina.
Punerea sub tensiune a ma șinii se face cu ajutorul întrerup ătorului general A1.
În timpul func țion ării ma șinilor u șile dulapurilor trebuie s ă ac ționeze in acest caz
microîntrerup ătoarele S2…S7. Dac ă sunt ac ționate se aprinde lampa H01, care confirm ă
existen ța tensiunii la bornele bobinei de tensiune a întrer up ătorului general A1. În cazul în care
este necesar ă preg ătirea pentru lucru a ma șinii cu u șile deschise, în cazul în care se
remediaz ă unele defec țiunii, se apas ă butonul S1 care permite cuplarea releului K1, pent ru
alimentarea bobinei de tensiune a întrerup ătorului general A1, lucrul confirmat prin
aprinderea l ămpii H01 și a l ămpilor de pâlpâire H1…H4.
Alimentarea schemei de comand ă a ma șinii se face in felul urm ător:
– Se trece S10 pe pozi ția 1 și prin ap ăsarea butonului S11 se cupleaz ă releul K2.
– Alimentarea schemei de comanda este confirmat ă prin stingerea lampii H01 și
aprinderea lampii H02 care indic ă c ă ma șina este pregatit ă pentru func ționare

44

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de in calzire si actionare

– Înc ălzirea cilindrului se face cu ajutorul a 4 rezisten țe de înc ălzire E1…E4
comandate de butoanele selectoare S13…S16
– Termostatarea celor 4 zone a cilindrului se face cu ajutorul a 4
termoregulatoare de tip TTM-J4 notate cu N1…N5 de pe dulapul de aparate,
împreuna cu 4 termocuple B1…B4 și a 4 ventilatoare M5…M8, temperaturile
și domeniul de temperatur ă care este urm ărit sunt afi șate cu ajutorul unui
display ce se afl ă pe partea frontal ă a termoregulatoarelor și cu ajutorul
lămpilor H7…H14. Valoarea real ă a temperaturii este m ăsurata cu ajutorul
termocuplelor B1…B4, și este trimis ș termoregulatorului unde este comparat ă
cu m ărimea programat ă.
În momentul atingerii limitei superioare de tempera tur ă programat ă in prealabil,
termoregulatorul decupleaza contactorul corespunzat or rezisten ței de încălzire și cupleaz ă
contactorul care determin ă func ționarea ventilatorului, lucrul semnalizat de c ătre lampa
H7. La coborârea temperaturii pân ă la limita inferioar ă programat ă in prealabil se
deconecteaz ă contactorul ventilatorului și este cuplat din nou contactorul rezisten ței.
În acela și mod se verific ă func ționarea tuturor zonelor de înc ălzire de pe cilindru
folosind butoanele selectoare S14…S16.
Zonele V, VI, VII, VIII care înc ălzesc flan șa cilindrului, schimb ătorului de site și
partea fix ă a capului de suflat sunt alimentate din dulapul cu aparate al extruderului.
Reglarea temperaturii necesare procesului tehnologi c pe flan șa cilindrului și
schimb ătorul de site se face tot cu ajutorul termoregulato arelor. La atingerea limitei
superioare de temperatur ă programat ă in prealabil este deconectat contactorul
corespunz ător rezisten ței de înc ălzire. Prin r ăcire liber ă, la coborârea temperaturii pâna la
limita inferioar ă programat ă în prealabil este cuplat ă din nou rezisten ța de înc ălzire.
Aparatura de reglare și comand ș sunt montate (butoanele, ampermetrele si
termoregulatoarele) pe dulapul extruderului.

45

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de incalzi re si actionare

4.6 Regimul termic al instalatiei de extrudare

Func ție de regimul termic se deosebesc ma șini de extrudere izoterme si ma șini
autogene sau adiabate. În practica industrial ă sunt folosite ambele regimuri. Din punct de
vedere al intervalului de temperaturi de prelucrare , al domeniului de topire si al vâscozita ții
topiturii, polietilena și policlorura de vinil se situeaz ă la doua extreme.
Polietilena de înalta presiune, începand de la
110°C, pe un interval de temperaturi de
câteva grade, trece în stare de topitur ă.
Vâscozitatea topiturii este mica și domeniul
de prelucrare este foarte larg, cuprins între
110° si 300°C. Policlorura de vinil dur ă se
prelucreaz ă intr-un interval îngust de
temperaturi, cuprins între 175 si 190°C.
Peste 200°C incepe descompunerea termica.
Cre șterea entalpiei masei polimerului, poate
fi considerat ă formal ca fiind suma:
Δi= Δic + Δig
formata din cre șterea cauzata de caldura primita de la cilindrul ma sinii Δic și cresterea
datorata energiei disipate Δig. Cand Δic > Δig ma șina func ționeaza in regim izoterm, iar
pentru Δic = 0 si Δi = Δig func ționeaza in regim adiabat. Dependen ța etalpiei de temperatura
pentru câ țiva polimeri este dat ă in figura de mai sus, iar temperatura pe zone in t abel.
Ma șinile izoterme sunt inc ălzite, temperatura cilindrului pe zone cu lungimi d e (4-6)
dm, este men ținut ă constant ă. În general, temperatura zonelor cre ște treptat de la orificiul de
alimentare spre capul de extrudere. Temperatura max im ă corespunz ătoare optimului de
prelucrare, este atins ă in capul de extrudere.
Căldura necesara pentru încalzirea si topirea materia lului este primit ă de la cilindrul
masinii. In cazul topiturilor cu vâscozitate mare, o parte din caldura se dezvolt ă în masa
topiturii, prin disiparea energiei mecanice. C ăldura rezultat ă pe aceasta cale este cu atat mai
mare cu cat vâscozitatea topiturii și tura ția melcului sunt mai mari. Ma șinile izoterme
lucreaz ă cu tura ții cuprinse intre 10 si 120 rot/min.
Ma șina de extrudere autogen ă, dupa cum s-a men ționat, lucreaz ă cu tura ții mari ale
melcului, cuprinse intre 200 si 1000 rot/min. Încal zirea cilindrului se face numai in perioada
de pornire, pân ă la intrarea ma șinii in regimul normal de func ționare.

46

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de incalzi re si actionare

Principalele organe ale ma șinii de extrudere care necesit ă încalziri sau raciri sunt:
cilindrul, capul de extrudere și melcul. Pentru înc ălziri, in ordinea preferin țelor, se utilizeaz ă :
energie electric ă, agen ți termici lichizi și abur, iar pentru racire aer si apa.
Cel mai frecvent, cilindrul masin ii se incalze ște electric. Metoda ofer ă avantajul
ob ținerii unui domeniu larg de temperaturi, u șor de reglat, echipamentul este ieftin și eficient
și asigur ă condi ții curate de lucru. Încalzirea cilindrului se face prin doua metode:
-cu rezisten țe electrice;
-prin induc ție.
Uzual sunt folosite rezisten țe electrice formate din sarma sau benzi de crom-
nichel, pl ăci sau bare. Acestea sunt izolate cu mica și introduce in mansoane de aluminiu cu
care se infa șoara cilindrul si capul de extrudere. Pentru încalz irea capurilor de extrudere cu
Fanta lata și a celor de forme mai deosebite, pe care nu se pot înfasura mansoanele, se
utilizeaza rezisten țe sub forma tubulara, izolate ceramic, ce se introd uce in orificii prev ăzute
in acest scop.
Rezisten țele electrice au avantajul ca sunt compacte, ieftin e si dau 25-50 kW/m².
Via ța lor depinde de contactul bun cu peretele cilindru lui. Cele cu rezisten ța sub forma de
banda, in mansoane de aluminium, sunt cele mai efic ace și mai frecvent folosite.
La masinile de extrudere mari și în special in cazul prelucr ării materialelor la
temperaturi ridicate, se utilizeaz ă sistemul de înc ălzire prin induc ție, care asigur ă încalzire
eficace si uniform ă. Înc ălzirea prin induc ție conform schemei urmatoare se realizeaza cu
curent de frecven ță normal ă. In jurul cilindrului ma șinii este montat ă o bobina de induc ție 2.
Curentul electric ce trece prin bobin ă creeaza in peretele cilindrului curen ți turbionari, ce-l
înc ălzesc prin efectul Joule-Lenz. Frecven ța curentului alternativ permite controlul adâncimii
de înc ălzire. Lamelele 3 servesc la închiderea circuitului magnetic. Între bobina de induc ție și
cilindru este prev ăzut un spa țiu, prin care circul ă agentul de racire, in cazul de fat ă aer.
Ma șinile de extrudere au 2-5 zone de inc ălzire, func ție de lungimea melcului, iar
capul de extrudere 1-3 zone, toate controlate și reglate separat. Consumul de energie electrica
pentru înc ălzire, func ție de diametrul melcului, rezulta din :

47

Capitolul 4 Proiectarea instalatiei electrice de incalzi re si actionare

Iar raportul intre puterea de înc ălzire instalat ă și puterea de ac ționare, func ție de diametrul
melcului, este reprezentat ă în :

În general pentru inc ălzire se consuma mai pu țina energie decat pentru ac ționare. Raportul
puterilor creste cu diametrul melcului, ajungând la diametre mari ale melcilor, la valoarea de
0,8.
Ca agen ți termici lichizi, pentru înc ălzire se utilizeaza difil și cel mai frecvent ulei mineral.
Ma șina de extrudare este prev ăzut ă cu un circuit special, format din înc ălzitor, pompa,
rezervor, filtru și conducte, iar cilindrul, melcul și capul de extrudere sunt prev ăzute cu
canale pentru circula ția agentului termic. Încalzirea cu ulei se poate ef ectua la toate organele
ce necesit ă înc ălzire, sau, cel mai frecvent, se înc ălze ște numai melcul.

48

4.7 Ac ționarea instala ției de extrudare și puterea necesar ă

Asigurarea regimului de lucru pentru prel ucrarea prin extrudere a compu șilor
macromoleculari impune introducerea în schema cinem atic ă a ma șinii a unor dispositive care
permit varia ția tura ției melcului. Modificarea tura ției se recomand ă s ă se fac ă continuu.
Ac ționarea ma șinilor de extrudere se face cu motoare electrice as incrone, cu tura ție
constant ă și cu variator de tura ție. De asemenea mai sunt utilizate motoare electric e cu tura ție
variabil ă. În general, ma șinile izoterme lucreaz ă cu tura ții mici, necesitând între variator și
melc, introducerea a unei sau a mai multor trepte d e reducere cu ro ți din țate.
Modificarea tura ției melcului poate fi facut ă în trepte sau continuu.Pentru schimbarea
tura ției în trepte se folosesc cutii de viteza cu ro ți din țate, ro ți de curea în trepte și motoare
electrice de curent alternativ cu comutare de poli. Cutiile de vitez ă sunt scumpe, iar celelalte
dou ă sisteme nu satisfac cerin țele actuale, datorit ă domeniului de reglare a num ărului redus
de trepte de tura ție.
Schimbarea continu ă a tura ției se poate efectua cu variatoare mecanice (PIV),
variatoare hidraulice, motoare electrice de curent continuu cu tura ție reglabilă prin varia ția
tensiunii indusului sau a celei de excita ție, motoare de current continuu legate la re țea de
curent alternativ prin intermediul unor redresoare de reglare, care, prin varia ția curentului
indusului și a curentului de excita ție, permit, independent de sarcin ă, realizarea unui raport de
reglare a tura ției de 1:100 si sisteme de varia ție electronic ă cu grup Ward-Leonard.
Mai avantajoase sunt sistemele de ac ționare formate dintr-un motor asincron trifazat
cu tura ție constant ă, cuplat cu un variator continuu.
Pentru ma șinile de extrudere la care diametrul melcului depa șește 60 mm se
utilizeaz ă frecvent sistemul de reglare electric ă a tura ției.
O schem ă cinematic ă de ac ționare a ma șinii de extrudere cu un melc este redat ă in
urmatoarea figur ă :

49

Melcul 1 este ac ționat prin intermediul a trei
trepte de reducere a tura ției 2, formate din perechi de
ro ți din țate. Variatorul de tura ție 3 este de tip mecanic,
format din doua trunchiuri de con cu lant de ac ționare.
Motorul electric asincron 5 ac ționeaza variatorul prin
intermediul unui cuplaj alunec ător 4 de suprasarcin ă.
Sistemul de ac ționare a ma șinii de extrudere
trebuie s ă indeplineasc ă mai multe condi ții. În primul
rând s ă asigure transmiterea puterii necesare pentru
ac ționarea melcului. S ă asigure varia ția tura ției între
limitele impuse de tehnologia de prelucrare a
materialului termoplastic. Montarea și demontarea
melcului sa fie una usoar ă. S ă prezinte siguran ța în
funcționare și comanda ac țion ării s ă fie simpl ă.

Consumul de energie depinde de vâscozitate a materialului, de presiunea generate și de
tura ția melcului. La ma șinile de extrudere izoterme cu un melc, consumul sp ecific de putere
este de aproximativ 0,3 kW/kg/h. Valori aproximativ e pentru puterea de ac ționare, func ție de
diametrul melcului, se pot lua din graficul de lang a. Datele sunt valabile pentru melci cu
lungimea relativ ă cuprins ă intre 15 și 30 și pentru rapoarte de reglare a tura ției de 1:5.
Ma șinile de extrudere autogene necesit ă o putere mai mare, deoarece cantitatea de
caldur ă necesar ă pentru topirea materialului este furnizat ă de motorul de ac ționare, prin
transformarea lucrului de frecare in caldur ă. Tura ția melcului este mai mare ca la ma șinile
izoterme, cuprins ă între 200 și 1000 rot/min.

50

The study of extrussion process of polyethylene fi lm with the
electrical installations design of heating and acti ons

Plastics are materials that are obtained from polym ers which are processed at
temperatures at which they become plastic in order to obtain the finished product. At
normal pressure and temperature plastics are relati vely hard, less flexible and free of
plastic properties. Correspondingly of high diversi ty of types of plastic and what types of
pieces are made of them, had have developed a serie s of major equipment and specific
technology.
Even if the procedures for processing plastics is high enough, they can be
classified in several groups: extrusion, injection, pressing, termochanging, calendering,
welding, casting cold.
Presently extrusion process is most responsible fo r discharging the products of
plastics.By extruding are obtained various products from a wide variety of plastics: bars,
tybes, profiles, plates, sheets.The process consist s in pressing the material from a plastic
state trough a hole shaped mold or die. The operati on has two distinct phases: gathering
material in a flow phase and passing it trough bran ch. The screw, which makes the
material plastic and presses out out of the branch head of circular breathing, is trained by
an electric motor trough a speed reduction.This act ion system the adjusting of the screw's
speed.
Extrusion process can be continuous or discontinuou s.In the process of extrusion
of sheets, pipes, fibers we speak of continuous ext rusion. Main elements of an mono-
screw-extruder are a a screw fixed in a cylinder pr ovided with a basket of alimentation at
beginning and a die at exit.
The most important elements of the instalation of a n extrusion can include:
-The puller; is an electromecanic equipment which i s part of the composition of the
extruded sheet installations. Currently the most us ed types of pullers are fixed( when the
extruded head is rotating) and, rarely found, rotat ing( when extruding head is fixed).
-The wrapper; is to convolve the foil in the form o f coils, regardless of theform in which
it was cut. it is electrically operated but may con tain elements of hydraulic and

pneumatic. Involution is made in contact with a rot ating cylinder whose peripheral speed
is equal to the speed of movement of the sheet, the rate of extrusion.
Other equipments from an extrusion installationcan provide cooling or heating for
the extruder, systems for guidance of the sheet, sy stems of measuring film thickness,
knives for cutting sheet or pneumatic and hydraulic elements , which are designed to ease
the process of extrusion. Electrical items can be o rdered using a computer process and
also quantities of raw materials in order to obtain high quality sheet and to reduce
manufacturing costs.

Norme de protec Ńia muncii și siguran Ńa în func Ńionare
63 NORME DE PROTECTIA MUNCII

Proiectul a fost elaborat cu respectarea prevederi lor din Legea Protec Ńiei Muncii
nr.90 din 1996 republicat ă in 2001.
Proiectul corespunde cerin Ńelor necesare pentru a oferi garan Ńia asigur ării
condi Ńiilor normelor de func Ńionare.
Ma șina de extrudare politropic ă este astfel conceput ă incât s ă corespund ă
normelor de protec Ńia muncii in vigoare.
Curelele sunt protejate de o ap ăratoare eficace, iar celelalte elemente in rotire s unt
capsulate .
Pentru a nu da na ștere la accidente în timpul deservirii, personalul trebuie bine
instruit pentru a respecta cu stricte Ńe normele generale de securitate a muncii cât și
normele de tehnica securit ăŃii și igiena muncii in fabricile de prelucrare a maselo r
plastice. De asemenea trebuie respectate cu stricte Ńe instruc Ńiunile car Ńii tehnice a masinii.
Pentru protejarea personalului de exploatare contr a tensiunilor de atingere
periculoase, toate partile mecanice care ar putea f i puse accidental sub tensiune se vor
lega la nulul tabloului de alimentare general l hal ei și la centura de legare la p ământ.
Batiul ma șinii și borna de p ământ exterioar ă a dulapului cu aparate se leag ă prin
câte o banda de o Ńel la centura de legare la p ământ a halei.
Șuruburile de legare la p ământ ale aparatelor montate pe pl ăci se vor lega
galvanic la șurubul de punere la p ământ al pl ăcilor unde acestea sunt montate.
Leg ăturile de protec Ńie se vor executa cu conductoare de cupru cu izolat ie PVC de
culoare verde-galben cu sec Ńiunea indicat ă in documenta Ńie, îns ă nu mai mic ă de 2,5 mm.
Ca măsuri suplimentare de protec Ńia muncii sunt prev ăzute um ătoarele:
-la deschiderea u șii dulapului cu aparate, lampa de semnalizare de pe contrapanou
semnalizeaz ă prezen Ńa tensiunii;
-separarea completa a circuitelor de comand ă și semnalizare prin transformator;
-posibilitatea opririi ac Ńion ării melcului prin butonul “STOP” de pe pupitrul de
comand ă;
-protejarea împotriva atingerii borelor aparatelor care r ămân sub tensiune dup ă
deconectarea întrerup ătorului principal;

Norme de protec Ńia muncii și siguran Ńa în func Ńionare
64 Personalul care urmeaz ă să exploateze echipamentul electric care face obiectu l
acestui proiect trebuie s ă fie instruit in acest scop.
In afara instructajului ini Ńial se vor face instructajele periodice cu semnatur ile
celor instruiti, in cadrul carora acestia vor fi ve rifica Ńi asupra cuno știn Ńelor din Normele
de Protec Ńia Muncii.
Este obligatoriu ca la toate lucr ările ce se executa în instala Ńia electric ă s ă se
respecte indica Ńiile din Normele de Protectia Muncii întrucât acest e lucr ări se incadreaza
in grupa acelora care prezint ă pericol de electrocutare.
Pentru a asigura securitatea personalului care dese rve ște instala Ńia de
automatizare, se vor respecta aceste intruc Ńiuni, precum și normele de uz general privind
STAS-2612 din 1987 (protec Ńia contra electrocutarii).
Prezentele instruc Ńiuni sunt obligatorii pe toat ă durata exploat ării instala Ńiei, ele se
vor completa și se vor imbun ăta Ńi pe parcurs, ca urmare a acumularii experien Ńei in acest
domeniu.
Accesul la aparatura de automatizare este permis nu mai personalului care are
misiunea de a intre Ńine instala Ńia.
Personalul de intre Ńinere și exploatare va avea preg ătirea teoretic ă și practic ă
corespunz ătoare. El va fi instruit pentru utilizarea dispozit ivelor de stingere a incendiilor,
acordare primului ajutor in caz de arsuri, electroc ut ări, r ăniri, etc.
Manevrele de le dulapuri, de la pupitre vor fi exec utate numai de c ătre operatorii
de serviciu. Toate locurile periculoase trebuie s ă fie semnalizate prin tabli Ńe indicatoare
de securitate.
Aparatura de m ăsura va trebui s ă fie avizat ă de organele metrologice de stat,
inainte de punerea in func Ńiune a instala Ńiei.
Nu este permis ă dep ăș irea valorilor limit ă de lucru admisibile pentru aparatele de
lucru folosite în instala Ńie.
La punerea in func Ńiune a instala Ńiei, se va verifica legarea bornelor de p ământ la
borna de nul de protec Ńie din panou și legarea galvanic ă a acesteia la împ ământare.
În fa Ńa dulapurilor, pupitrelor se va pune un covor izola nt de cauciuc.
Izolarea amplasamentelor la locul de servire va fi astfel încât omul s ă nu poat ă
veni in atingere cu elemente metalice între care ex ist ă diferen Ńe de poten Ńial periculoase.

Norme de protec Ńia muncii și siguran Ńa în func Ńionare
65 La fiecare 6 luni se va controla rezisten Ńa de izola Ńie a conductoarelor fa Ńă de
pămant și între conductoare, de asemenea și valoarea rezisten Ńei electrice a instala Ńiei de
legare la nul de protec Ńie (sau de protec Ńie prin legare la p ământ).
Personalul de exploatare și între Ńinere va raporta in scris necesitatea oric ărei
revizii sau repara Ńii în instala Ńia de automatizare iar efectuarea acestora se va co nsemna în
registrul de tur ă.
Orice interven Ńie într-un punct al instala Ńiei de automatizare se va face numai
dup ă ce punctul respectiv a fost scos de sub tensiune. Se vor pune pl ăcu Ńe de avertizare
corespunz ătoare.

66

BIBLIOGRAFIE

Michaeli/Greif/Wolters/Voseburger:Training in Plast ics Technology,2 nd edition,
Hanser Publishers, Munich, 1995.
Conf.dr.ing.Mihail Minescu/Conf.dr.ing.Ion Nae: Teh nologii și utilaje în
construc Ńia de ma șini, Ed ILEX,2002.
Harold Belofsky: Plastics:Product Design and Proces s Enineering, Hanser
Publishers, Munich,1995.
Arpad Kelemen: Ac Ńion ări electrice, E.D.P. Bucure ști, 1978.
Michaeli: Extrusion Dies for Plastics and Rubber, H anser Publishers, Munich,
1999.
Teodorescu N.: Materiale plastice, E.D.P. Bucure ști, 1984.
Morozov D., Principiile de Baz ă ale Dispozitivelor Electrice de Ac Ńionare, Ed.
Tehnic ă, 1952.
Documenta Ńia tehnic ă a ma șinii de extrudat “MEP 90 PEJD”