ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Плавление, измельчение, диспергирование из "Крашение пластмасс" Полимер загружают в экструдеры в виде гранул или порошка, а на заводах синтеза прямо из реактора в виде расплава. Красящие вещества подаются либо в смеси с полимером, приготовленной не в экструдере, либо прямым дозированием непосредственно в воронку экструдера. Смесь исходных продуктов или красящее вещество должно быть сыпучим. Недопустимо разделение смеси при транспортировке. [c.197] В червячном экструдере происходят расплавление полимера, смачивание пигментных агломератов, их измельчение и диспергирование. [c.197] Успех крашения определяется характером процессов измельчения и диспергирования в расплаве. Поэтому рассмотрим сначала процесс плавления. Вследствие плохой теплопроводности пластмасс плавление происходит спонтанно процесс протекает во времени на определенном участке рабочего пространства. Исключение составляют лишь автогенные (адиабатические) червячные экструдеры, работающие с высокими окружными скоростями или скоростями сдвига, в которых плавление происходит в считанные доли секунды за несколько поворотов вала. [c.197] На стенке цилиндра образуется тонкая пленка расплава, которая снимается гребнем червяка и образует закрученный поток расплава (рис. 4.10). [c.198] Не вдаваясь в подробности процесса плавления [1, 2], следует определить область, в которой в начале червяка гранулят или порошок находятся в нерасплавленном состоянии На участке канала, где поли мер не расплавлен (на рис 4.10 — область, в которой вид ны черные и белые зерна гра нулята), не происходит сме шения, но оно происходит там, где полимер расплавлен (на рис. 4.10 —в области, где видны линии течения). [c.198] Протяженность интервала плавления зависит среди прочего и от рабочих параметров экструдера, частоты вращения вала, температуры цилиндра и сопротивления в головке (уровень дросселирования) [2]. Влияние частоты вращения и температуры показано на рис. 4.11. С увеличением частоты вращения нерасплавленная масса полимера смещается в направлении наконечника червяка для процессов диспергирования остается все меньше времени. Интервал плавления можно ограничить путем повышения температуры цилиндра и (или) сопротивления в головке. [c.198] Особенно нежелателен захват расплавом зерен полимера или даже целых островов , откалывающихся от так называемого клина гранулята или порошка они проникают вплоть до эжекторной зоны и даже в головку и являются причиной дефектов окраски экструдата, в общем, при достаточном диспергировании красящего вещества. Во избежание этого целесообразно размещать перемешивающие элементы в зоне разрушающегося клина гранулята или элементы, создающие усилия сдвига, — в конце зоны плавления. Обычно в одночервячных экструдерах эта проблема проявляется наиболее остро. Пространство теплообмена в них меньше, чем в двухчервячных. Кроме того, последние работают с меньшей частотой вращения, во избежание термического повреждения материала при больших усилиях сдвига (ПВХ). Это же относится (хотя и проявляется не в такой мере) и к двух-червячным экструдерам, особенности конструкции которых допускают работу с большой частотой вращения. [c.199] Примечание. Частота вращения выбирается в зависимости от перерабатываемого материала. Многое зависит еще и от последующего оборудования пластосмесители для производства гранулята могут работать с большим выходом, чем экструдеры, выпускающие профилированные изделия. [c.199] Здесь используется возможность путем механотермического превращения энергии расплавлять материал с помощью элементов, создающих усилия сдвига и расположенных сразу за воронкой. Этот же принцип используется в быстроходных одночервячных экструдерах, где полимер расплавляется в щели устройства. [c.199] Червяк с короткой зоной сжатия, 0 30 мм зона питания ,1 = 11 ) /11 = 6 мм зона сжатия Ь = 0-, зона дозирования = 80. Ьг = 1,5 мм. [c.199] Для измельчения пигментных агломератов в перерабатывающих машинах необходимы усилия сдвига. Известно, что протекание и результат процесса измельчения зависят от переносимого через расплав на частицы напряжения сдвига и от времени пребывания их в поле напряжения сдвига измельчение становится заметным лишь при определенном критическом напряжении сдвига, которое может быть различным для каждого пигмента или для каждого типа пигментов [4, 5]. Кроме того, необходимо определенное минимальное время пребывания агломератов в поле напряжения сдвига если время наложения нагрузки меньше такого минимального значения, измельчение агломератов не происходит, даже при очень больших напряжениях сдвига. С увеличением напряжения сдвига и времени пребывания в поле напряжения сдвига измельчение усиливается (рис. 4.12) (Л — число агломератов после наложения нагрузки растущее значение 1/Л показывает лучшее измельчение). [c.200] Величина переносимого на измельчаемые частицы напряжения сдвига зависит от вязкости расплава, в котором они находятся, и от ускорения, которому они подвержены. [c.200] Параметры, определяющие напряжение сдвига в перерабатывающем агрегате, рассмотрены на рис. 4.13—4.15. Диаграммы показывают изменение параметров в зависимости от режима — температуры и частоты вращения. Вязкость уменьшается с ростом температуры. Для удержания напряжения сдвига на возможно более высоком уровне рекомендуется работать с температурой чуть выше температуры плавления. С ростом частоты вращения скорость сдвига повышается, но время пребывания в зоне напряжения сдвига уменьшается. Необходимо найти оптимальное соотношение между частотой вращения, глубиной хода или шириной щели и временем пребывания. Расплавы полимеров представляют собой структурно-вязкие образования, т. е. вязкость их помимо температуры зависит еще от напряжения или скорости сдвига (см. рис. 4.15). [c.201] Опосредованной мерой напряжения сдвига является удельное превращение энергии, т. е. мощность, потребляемая валом, деленная на выход за единицу времени (кВт/кг). [c.201] Червячные экструдеры отличаются от червячных пластосмеси-телей экструзионного типа по значению допустимого превращения энергии. [c.201] Для червячных экструдеров оно составляет, как правило, менее 0,3 кВт/кг, тогда как для червячных нластосмесителей может быть много выше. Это объясняет и разную потребляемую мощность агрегатов, например 150 и 900 кВт при диаметре червяка 160 мм. [c.201] Возможности диспергирования в червячных экструдерах ограничены, поэтому для особенно качественного окрашивания материала рекомендуется использовать предварительно хорошо диспергированные красящие вещества. [c.201] Диспергирование происходит за счет течения расплава диффузия из-за больших размеров пигментных частиц и высокой вязкости расплава протекает в пренебрежимо малой степени. В случае жидкостей различают турбулентное и ламинарное смешение. [c.202] Вернуться к основной статье